正极活性物质、正电极和可再充电锂电池的制作方法

公开了用于可再充电锂电池的正极活性物质、包括其的用于可再充电锂电池的正电极以及可再充电锂电池。

背景技术：

1、诸如移动电话、膝上型计算机和智能电话等的便携式信息装置或电动车辆已经使用具有高能量密度和易携带性的可再充电锂电池作为驱动电源。最近，已经积极地进行研究以使用具有高能量密度的可再充电锂电池作为用于混合动力车辆或电动车辆的驱动电源或储能电源。

2、为了满足这些用途，正在研究能够实现高容量、高稳定性和长循环寿命性能的正极活性物质，并且通常使用ni、co和mn或者ni、co和al的三元类正极活性物质。然而，随着近年来对大容量或高容量可再充电锂电池的需求迅速增加，预计含钴(一种稀有金属)的正极活性物质将会短缺。换句话说，由于钴是昂贵的，并且其储量剩余不多，为了制造大容量或高容量电池等，需要开发无钴的正极活性物质。由于钴在形成正极活性物质结构中起关键作用，当除去钴时，正极活性物质可能具有结构缺陷，这导致电阻增加、难以确保长循环寿命以及劣化诸如容量、效率等性能的问题。

3、常规已知的无钴正极活性物质具有橄榄石类晶体结构(比如磷酸铁锂(lfp)、磷酸锰锂(lmp)、磷酸锰铁锂(lmfp))或尖晶石晶体结构(比如锂锰氧化物(lmo))，它们不是层状结构。这些无钴正极活性物质具有高结构稳定性，但由于锂利用率低，因此具有低容量的结构限制。具有层状结构的无钴正极活性物质在结构上具有相对大的锂含量，因此表现出优异的容量和效率特性，因此可适合作为用于高容量电池的材料，但结构不稳定，难以确保长循环寿命特性。因此，需要开发能够实现高容量并且确保改善的结构稳定性以同时改善可再充电锂电池的容量、效率和循环寿命特性的层状无钴正极活性物质。

技术实现思路

1、提供了作为层状无钴正极活性物质的正极活性物质以及正电极和可再充电锂电池，该正极活性物质可确保容量和效率特性，同时抑制由于充电和放电导致的结构劣化，以改善循环寿命特性。

2、在实施方式中，用于可再充电锂电池的正极活性物质包括：第一正极活性物质，其包括层状无钴的锂镍类复合氧化物，呈其中聚集了多个初级颗粒的次级颗粒的形式，并且具有约8μm～约20μm的平均粒径(d50)；以及第二正极活性物质，其包括层状无钴的锂镍类复合氧化物，呈单颗粒的形式，并且具有约1μm～约7μm的平均粒径(d50)，其中基于第二正极活性物质中除锂和氧之外的总元素的镍的摩尔含量比基于第一正极活性物质中除锂和氧之外的总元素的镍的摩尔含量高约1mol％～约10mol％。

3、在另一实施方式中，用于可再充电锂电池的正电极包括集流体和在集流体上的正极活性物质层，其中正极活性物质层包括前述的正极活性物质。

4、在另一实施方式中，可再充电锂电池包括正电极、负电极和电解质，该正电极包括正极活性物质。

5、作为层状无钴正极活性物质的根据实施方式的用于可再充电锂电池的正极活性物质可同时确保可再充电锂电池的容量、效率和循环寿命特性。

技术特征：

1.一种用于可再充电锂电池的正极活性物质，包括：

2.如权利要求1所述的用于可再充电锂电池的正极活性物质，其中：

3.如权利要求1所述的用于可再充电锂电池的正极活性物质，其中：

4.如权利要求1所述的用于可再充电锂电池的正极活性物质，其中：

5.如权利要求1所述的用于可再充电锂电池的正极活性物质，其中：

6.如权利要求1所述的用于可再充电锂电池的正极活性物质，其中：

7.如权利要求6所述的用于可再充电锂电池的正极活性物质，其中：

8.一种正电极，包括：

9.一种可再充电锂电池，包括如权利要求8所述的正电极、负电极和电解质。

技术总结
公开了用于可再充电锂电池的正极活性物质，以及用于可再充电锂电池的正电极和包括其的可再充电锂电池，正极活性物质包括：第一正极活性物质，其包括层状无钴的锂镍类复合氧化物，呈其中聚集了多个初级颗粒的次级颗粒的形式，并且具有约8μm～约20μm的平均粒径(D50)；以及第二正极活性物质，其包括层状无钴的锂镍类复合氧化物，呈单颗粒的形式，并且具有约1μm～约7μm的平均粒径(D50)，其中基于第二正极活性物质中除锂和氧之外的总元素的镍的摩尔含量比基于第一正极活性物质中除锂和氧之外的总元素的镍的摩尔含量高约1mol％～约10mol％。

技术研发人员：孔泳善,成原模,康硕文,长谷直行,尹在祥,全道煜
受保护的技术使用者：三星SDI株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15