锂复合氧化物及包含其的二次电池用正极活性物质的制作方法

本发明涉及一种锂复合氧化物及包含其的二次电池用正极活性物质，更详细地，涉及一种根据利用cukα射线的x射线衍射(xrd，x-ray diffraction)分析结果，调节出现在2theta 44.75°至44.80°处的最大峰强度(max peak intensity)与出现在2theta 45.3°至45.6°处的最大峰强度之比的正极活性物质。并且，作为一实施方式，涉及一种正极活性物质，其对于分别调节晶界密度的大粒子和小粒子混合的双峰(bimodal)型正极活性物质调节上述最大峰强度比。

背景技术：

1、随着智能手机、mp3播放器、平板电脑等便携式移动电子设备的发展，对能够储存电能的二次电池的需求呈爆发式增长。尤其，随着电动汽车、大中型储能系统以及需要高能量密度的便携式设备的出现，对锂二次电池的需求正不断增加。

2、作为正极活性物质中包含的锂复合氧化物，最近备受瞩目的物质为锂镍锰钴氧化物li(nixcoymnz)o2(在此情况下，上述x、y、z作为分别独立的氧化物组成元素的原子分数，0<x≤1，0<y≤1，0<z≤1，以及0<x+y+z≤1)。与以往积极研究并使用的正极活性物质licoo2相比，该正极活性物质材料由于在高电压下使用，因此具有输出高容量的优点，由于co含量相对较低，因此具有价格低廉的优点。

3、然而，尤其是在为了实现高容量而将镍的含量增加到50摩尔百分比以上的高镍(hi-nickel)正极活性物质的情况下，当随着镍含量的增加，由阳离子混排导致结构不稳定时，存在电极特性不仅是在高温下而且在常温下也会急剧劣化的问题。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明旨在提供一种当涂敷处理锂复合氧化物时，通过调节出现在2theta44.75°至44.80°处的最大峰强度与出现在2theta 45.3°至45.6°处的最大峰强度之比来显著改善电池的直流内阻(dc-ir)特性、容量特性、输出特性以及寿命特性的正极活性物质。

3、解决问题的方案

4、本发明的正极活性物质包含：锂复合氧化物第一粒子，包含由一个以上一次粒子凝聚而成的二次粒子；以及涂层氧化物，占据上述二次粒子的表面、上述一次粒子之间的晶界以及上述一次粒子的表面中的一个以上的至少一部分，根据利用cukα射线的x射线衍射分析结果，当将出现在2theta 44.75°至44.80°处的最大峰强度设为a，将出现在2theta45.3°至45.6°处的最大峰强度设为b时，1.3≤a/b≤3.0。

5、作为一实施方式，可以为400≤a≤1200。

6、作为一实施方式，可以为150≤b≤500。

7、作为一实施方式，上述涂层氧化物可以由下述化学式3表示。

8、化学式3

9、lipm3qor

10、在上述化学式3中，m3为选自ni、mn、co、fe、cu、nb、mo、ti、al、cr、zr、zn、na、k、ca、mg、pt、au、b、p、eu、sm、w、ce、v、ba、ta、sn、hf、gd以及nd中的一种以上，0≤p≤10，0<q≤8，2≤r≤13。

11、作为一实施方式，在用扫描电子显微镜(sem)拍摄的上述二次粒子的截面图像中，对于位于穿过二次粒子的中央而沿着短轴方向横穿的直线上的一次粒子及一次粒子之间的晶界，通过下述式1来计算的晶界密度可以为0.85以上。

12、式1

13、晶界密度＝位于直线上的上述一次粒子之间的晶界的数量/位于直线上的上述一次粒子的数量。

14、作为一实施方式，上述正极活性物质还包含：锂复合氧化物第二粒子，包含由一个以上一次粒子凝聚而成的二次粒子；以及涂层氧化物，占据上述锂复合氧化物第二粒子的二次粒子的表面、上述一次粒子之间的晶界以及上述一次粒子的表面中的一个以上的至少一部分，上述锂复合氧化物第一粒子的平均粒径(d50)可以为8μm以上，上述锂复合氧化物第二粒子的平均粒径(d50)可以为7μm以下。

15、作为一实施方式，上述锂复合氧化物第二粒子的晶界密度可以为0.95以下。

16、作为一实施方式，当将包含在上述正极活性物质中的锂复合氧化物第一粒子的重量设为w1，将锂复合氧化物第二粒子的重量设为w2时，w1/w2可以为1.5至9.0以下。

17、本发明的正极包含上述正极活性物质。

18、本发明的二次电池包含上述正极。

19、发明的效果

20、作为一效果，本发明的正极活性物质可以显著改善电池的直流内阻(dc-ir)特性、容量特性、输出特性以及寿命特性。

21、并且，作为一效果，在双峰型正极活性物质中，可以显著改善由于大粒子与小粒子的同时烧成而导致平均粒径的偏差变大或阻抗以及寿命特性降低的问题。

技术特征：

1.一种正极活性物质，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，400≤a≤1200。

3.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，150≤b≤500。

4.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的正极活性物质，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的正极活性物质，其特征在于，上述锂复合氧化物第二粒子的晶界密度为0.95以下。

8.根据权利要求6所述的正极活性物质，其特征在于，当将包含在上述正极活性物质中的锂复合氧化物第一粒子的重量设为w1，将锂复合氧化物第二粒子的重量设为w2时，w1/w2为1.5至9.0以下。

9.一种正极，其特征在于，包含权利要求1所述的正极活性物质。

10.一种二次电池，其特征在于，包含权利要求9所述的正极。

技术总结
本发明一实施方式的正极活性物质包含：锂复合氧化物第一粒子，包含由一个以上一次粒子凝聚而成的二次粒子；以及涂层氧化物，占据上述二次粒子的表面、上述一次粒子之间的晶界以及上述一次粒子的表面中至一个以上的至少一部分，根据利用CuKα射线的X射线衍射分析结果，当将出现在2Theta 44.75°至44.80°处的最大峰强度设为a，将出现在2Theta 45.3°至45.6°处的最大峰强度设为b时，1.3≤a/b≤3.0。

技术研发人员：千裕敬,崔文豪,崔允荣,辛钟承,权容焕,裵振浩,金智元,金相赫
受保护的技术使用者：ECOPRO BM有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29