正极活性物质、其制备方法和可再充电锂电池与流程

在本文中描述的本公开的实施方式涉及用于可再充电锂电池的正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池。

背景技术：

1、便携式信息装置(诸如蜂窝电话、膝上型计算机和/或智能电话等)或电动汽车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(或电力驱动源)。最近，已积极进行研究，以利用具有高能量密度的可再充电锂电池作为混合动力或电动汽车的驱动电源或储能电源。

2、为了满足这种用途，正在对能够实现高容量、高稳定性和长循环寿命性能的正极活性物质进行研究。一般而言，使用ni、co和mn或者ni、co和al的三元正极活性物质。然而，近年来，由于已需求具有更高能量密度的活性物质，而稀有金属的供应已耗尽，所以已提出高镍类(高ni；富ni)正极活性物质或无钴的高镍类正极活性物质，其中钴的含量(例如量)减少，但镍的含量(例如量)增加。

3、然而，随着正极活性物质中的镍的含量(例如量)增加，存在另一问题，即晶体结构的稳定性劣化以及正极活性物质的表面上的残留锂增加。结果，电池的初始充电/放电效率降低，而且电池内部的副反应增加，导致生成的气体量增加以及加工性能劣化。

4、尤其，为了增加高镍类正极活性物质的能量密度，当电池在高电压条件下驱动时，由于正电极处残留的锂化合物和电解质之间的副反应，电池安全性急剧劣化。这使得难以制造(例如同时)具有高能量和高安全性两者的电池。

5、为了解决该问题，已提出一种将不同类型或种类的元素掺杂到正极活性物质上的技术。然而，掺杂元素进一步增加了残留锂含量(例如量)，并且由于在诸如高电压的苛刻条件下的副反应而急剧劣化了电池安全性，还增加了正电极的电阻并降低了初始充电/放电效率。

6、在一些实施方式中，已提出通过向正极活性物质施加涂覆材料来保护正极活性物质的技术，以确保在高电压驱动期间的电池安全性。然而，尽管循环寿命特性可改善，但是由于正电极表面上的电阻增加，存在降低初始充电/放电效率的常见问题。

技术实现思路

1、本公开的实施方式的方面涉及在4.35v或更高的高电压下具有改善的初始充电/放电效率和电池安全性的高镍类正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池。

2、另外的方面将部分在如下的描述中陈述，并且部分将从描述中是显而易见的，或可通过呈现的本公开的实施方式的实践而了解到。

3、在实施方式中，用于可再充电锂电池的正极活性物质包括：基于除锂和氧之外的总元素的镍的摩尔含量(例如量)大于或等于约80mol％并且含有选自b、sb和nb中的至少一种元素的锂镍类复合氧化物颗粒，设置在该颗粒的表面上并且含有b、sb或nb中的至少一种的第一涂层，以及设置在第一涂层上并且含有金属磷酸盐的第二涂层。

4、在另一实施方式中，制备用于可再充电锂电池的正极活性物质的方法包括：(i)将基于除氧和氢之外的总元素的镍的摩尔含量(例如量)大于或等于约80mol％的镍类复合氢氧化物，含有b、sb或nb中的至少一种的原料，以及锂原料混合，并且进行第一热处理以获得锂镍类复合氧化物颗粒，和(ii)将获得的锂镍类复合氧化物颗粒、金属原料和磷类原料混合，并且进行第二热处理。

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

6、根据实施方式，作为高镍类层状正极活性物质的用于可再充电锂电池的正极活性物质在高电压条件下表现出(例如同时)改善的初始充电/放电效率和电池安全性两者。

技术特征：

1.一种用于可再充电锂电池的正极活性物质，所述正极活性物质包括：

2.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

3.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

4.如权利要求3所述的正极活性物质，其中

5.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

6.如权利要求5所述的正极活性物质，其中

7.如权利要求5所述的正极活性物质，其中

8.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

9.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

10.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

11.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

12.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

13.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

14.如权利要求13所述的正极活性物质，其中

15.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

16.如权利要求1所述的正极活性物质，其中

17.一种制备用于可再充电锂电池的正极活性物质的方法，所述方法包括：

18.如权利要求17所述的方法，其中

19.如权利要求17所述的方法，其中

20.如权利要求17所述的方法，其中

21.如权利要求17所述的方法，其中

22.如权利要求17所述的方法，其中

23.如权利要求22所述的方法，其中

24.如权利要求17所述的方法，其中

25.如权利要求17所述的方法，其中

26.如权利要求17所述的方法，其中

27.如权利要求17所述的方法，其中

28.如权利要求17所述的方法，其中

29.一种可再充电锂电池，包括

技术总结
提供了用于可再充电锂电池的正极活性物质、制造方法和可再充电锂电池，正极活性物质包括基于除锂和氧之外的总元素的镍的摩尔含量(例如量)大于或等于约80mol％并且含有选自B、Sb和Nb中的至少一种元素的锂镍类复合氧化物颗粒，设置在颗粒的表面上并且含有选自B、Sb和Nb中的至少一种元素的第一涂层，以及设置在第一涂层上并且含有金属磷酸盐的第二涂层。

技术研发人员：A·曼瑟拉姆,金映辰,金韩瑟,成原模,孔泳善
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：2024/4/7