正极活性材料及包含该正极活性材料的锂二次电池的制作方法

本实施例涉及一种正极活性材料及包含该正极活性材料的锂二次电池。

背景技术：

1、近来，随着电动汽车需求的爆炸性增长以及要求增加行驶里程，全球正在积极开发可应用于电动汽车的具有高容量及高能量密度的二次电池。

2、尤其，为了制备这种高容量电池，需要使用高容量正极活性材料。因此，已经提出了一种应用镍含量高的镍钴锰类正极活性材料作为高容量正极活性材料的方案。

3、然而，随着镍含量的增加，镍含量高的镍钴锰类正极活性材料最终出现以下问题：1)容量降低导致效率降低、2)表面产生氧导致形成nio岩盐结构相和循环特性下降、以及3)电阻增加等。

4、因此，迫切需要开发一种正极活性材料，可以解决镍含量高的镍钴锰类正极活性材料的问题。

技术实现思路

1、技术问题

2、本实施例旨在提供一种正极活性材料及包含该正极活性材料的锂二次电池，通过在含镍、钴、锰和铝的金属氧化物颗粒中掺杂两种元素，可以解决镍含量高的正极活性材料中出现的性能下降的问题，同时可以明显改善电化学特性。

3、技术方案

4、根据一个实施例的锂二次电池正极活性材料可以包含：金属氧化物颗粒，其包含镍、钴、锰和铝；以及两种掺杂元素，其掺杂到所述金属氧化物颗粒中。

5、所述两种掺杂元素可为nb和zr。

6、相对于镍、钴、锰、铝和掺杂元素的总和1摩尔，所述nb的掺杂量可为0.0001摩尔至0.01摩尔。

7、相对于镍、钴、锰、铝和掺杂元素的总和1摩尔，所述zr的掺杂量可为0.001摩尔至0.007摩尔。

8、所述nb和zr的掺杂量可以满足下述式1的关系。

9、[式1]

10、0.3<[zr]/[nb]<40

11、在式1中，[nb]和[zr]表示以镍、钴、锰、铝和掺杂元素的总和1摩尔计各元素的掺杂量。

12、所述正极活性材料可以由下述化学式1表示。

13、[化学式1]

14、lia[nixcoymnzalh]1-t(nbizrj)to2-px2p

15、在上述化学式1中，x是选自包含f、n和p的组中的一种以上元素，

16、a为0.8≤a≤1.3，

17、t为0.0011≤t≤0.007，

18、0.6≤x≤0.95，0<y≤0.2，0<z≤0.2，0.008≤h≤0.029，0.0011≤i≤0.017，0.9989≤j≤0.983，0≤p≤0.02。

19、所述h可以为0.01≤h≤0.025。

20、所述正极活性材料的初始扩散系数可为7.30*10-9m2/秒至8.10*10-9m2/秒。

21、所述金属氧化物颗粒的晶粒大小可为至

22、相对于所述金属氧化物颗粒的(110)面的半峰宽度(fwhm)值可为0.1890至0.2200。

23、所述锂二次电池正极活性材料检测x射线衍射图案时，(003)面的峰强度与(104)面的峰强度之比i(003)/i(104)可为1.2300至1.2410。

24、以所述镍、钴和锰的总和1摩尔计，所述金属氧化物颗粒中镍的含量可为0.8摩尔以上。

25、根据另一个实施例的锂二次电池可以包含：正极，其包含根据一个实施例的正极活性材料；负极；以及非水电解质。

26、发明效果

27、根据本实施例的正极活性材料，由于在含ncma的金属氧化物颗粒中掺杂至少两种元素，采用所述正极活性材料时，可以增加锂二次电池的容量，同时可以明显改善室温和高温寿命特性、初始效率、初始电阻、电阻增加率和热稳定性。

技术特征：

1.一种锂二次电池正极活性材料，其包含：

2.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

3.根据权利要求2所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

4.根据权利要求2所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

5.根据权利要求2所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

6.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

7.根据权利要求6所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

8.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

9.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

10.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

11.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

12.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

13.一种锂二次电池，其包含：

技术总结
本实施例涉及一种正极活性材料及包含该正极活性材料的锂二次电池。根据一个实施例提供一种锂二次电池正极活性材料，其包含：金属氧化物颗粒，其包含镍、钴、锰和铝；以及两种掺杂元素，其掺杂到所述金属氧化物颗粒中。

技术研发人员：宋定勋,南相哲,李尚奕,崔权永,朴寅彻,权五珉
受保护的技术使用者：浦项控股股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14