正极活性材料、二次电池以及正极活性材料的制备方法与流程

文档序号:44193522发布日期:2025-12-26 23:02阅读:16来源:国知局
技术简介:
本发明针对高镍含量LNCMO正极材料在充放电过程中易发生阳离子混合导致寿命缩短的问题,通过在颗粒表面构建分层结构:核心含锂镍钴锰氧化物,外围层引入不同比例的Al/Zr/Ti/B等元素(m2组分含量高于m3组分),在保持容量的同时抑制阳离子混合,提升电池循环稳定性。
关键词:高镍正极材料,阳离子混合抑制

本发明要求享有2024年6月26日向韩国知识产权局提交的专利申请第10-2024-0083611号的优先权日的权益,其全部内容通过引用并入本发明。本发明涉及一种正极活性材料。本发明涉及一种二次电池。本发明涉及一种正极活性材料的制备方法。


背景技术:

1、目前正在开发一种高容量和高能量密度的二次电池。其中,可以使用高ni含量的lncmo(锂镍钴锰氧化物)正极活性材料。但是,随着lncmo中ni含量的增加,不稳定的ni3+被还原为稳定的ni2+的趋势可能会增强。这可能会引发阳离子混合(cation mixing)现象。阳离子混合现象可能会导致电池寿命缩短。

2、为了解决这个问题,可以考虑在正极活性材料上涂覆各种元素。然而,涂覆正极活性材料可能会降低电池的容量。


技术实现思路

1、本发明旨在提供一种能够同时改善电池的容量和寿命的正极活性材料。

2、本发明旨在提供一种同时具有改善的容量和寿命的电池。

3、本发明旨在提供一种可以制备出能够同时改善电池的容量和寿命的正极活性材料的方法。

4、本发明的一具体例(embodiment)涉及一种正极活性材料,包括:包含下述化学式1所示的化合物的颗粒;以及包围所述颗粒的外围层,所述正极活性材料的i003/i104值在0.8至1.2的范围内,所述正极活性材料的(i102+i006)/(i101)值在0.448至0.467的范围内,所述正极活性材料的c轴长度在至的范围内,

5、化学式1:

6、lia[(nixmnycozm1w)]o2

7、在所述化学式1中,0.9≤a≤1.1,0.8≤x<1.0,0≤y≤0.5,0≤z≤0.5,0<w<0.005,且x+y+z+w=1,所述m1包括选自下组中的一种以上:al、ti、zr、mg、zn、b、mo、fe、co、ni、ba及w。

8、所述外围层可以包含:m2组分,分布于所述颗粒表面的一部分;以及m3组分,不同于所述m2组分,且分布于所述颗粒表面的剩余部分,所述m2组分包括选自下组中的三种以上:al、ti、zr、mg、zn、b、mo、fe、co、ni、ba及w,所述m3组分包括选自下组中的一种以上:al、ti、zr、mg、zn、b、mo、fe、co、ni、ba及w。

9、所述m2组分的含量可以大于所述m3组分的含量。

10、所述m2组分的含量可以在0.9摩尔百分比至1.8摩尔百分比的范围内。

11、所述m3组分的含量可以在0.25摩尔百分比至0.35摩尔百分比的范围内。

12、所述m1可以包括zr。

13、所述m2组分可以包括zr、al及ti。

14、所述m3组分可以包括b。

15、本发明的另一具体例涉及一种二次电池,包括正极、负极和电解质,所述正极包含正极活性材料,所述正极活性材料包括:包含下述化学式1所示的化合物的颗粒;以及包围所述颗粒的外围层,所述正极活性材料的i003/i104值在0.8至1.2的范围内,所述正极活性材料的(i102+i006)/(i101)值在0.448至0.467的范围内,所述正极活性材料的c轴长度在至的范围内,

16、化学式1:

17、lia[(nixmnycozm1w)]o2

18、在所述化学式1中,0.9≤a≤1.1,0.8≤x<1.0,0≤y≤0.5,0≤z≤0.5,0<w<0.005,且x+y+z+w=1,所述m1包括选自下组中的一种以上:al、ti、zr、mg、zn、b、mo、fe、co、ni、ba及w。

19、本发明的另一具体例涉及一种正极活性材料的制备方法,包括:准备含镍、钴及锰的过渡金属氢氧化物;对包含所述过渡金属氢氧化物、m1组分前体和锂化合物的第一混合物进行煅烧,得到第一锂复合氧化物;对包含所述第一锂复合氧化物和m2组分前体的第二混合物进行煅烧,得到第二锂复合氧化物;对所述第二锂复合氧化物进行水洗;对水洗后的所述第二锂复合氧化物进行干燥;以及对包含干燥后的所述第二锂复合氧化物和m3组分前体的第三混合物进行热处理,所述m1组分包括选自下组中的一种以上:al、ti、zr、mg、zn、b、mo、fe、co、ni、ba及w,所述m2组分包括选自下组中的三种以上:al、ti、zr、mg、zn、b、mo、fe、co、ni、ba及w,所述m3组分包括选自下组中的一种以上:al、ti、zr、mg、zn、b、mo、fe、co、ni、ba及w,所述m3组分与所述m2组分不同,在所述第三混合物中,相对于100mol的干燥后的所述第二锂复合氧化物,m3组分前体的含量在0.25mol至0.35mol的范围内,所述第三混合物的热处理在250℃至400℃范围内的温度下进行。

20、在所述第一混合物中,相对于100mol的所述过渡金属氢氧化物,m1组分前体的含量可以小于0.5mol。

21、在所述第二混合物中,相对于100mol的所述第一锂复合氧化物,m2组分前体的含量可以在0.9mol至1.8mol的范围内。

22、所述m1组分可以包括zr,所述m2组分可以包括zr、al及ti,所述m3组分可以包括b。

23、本发明的正极活性材料能够同时改善电池的容量和寿命。

24、本发明的电池可以同时具有改善的容量和寿命。

25、本发明的正极活性材料的制备方法可以制备出能够同时改善电池的容量和寿命的正极活性材料。


技术特征:

1.一种正极活性材料,其特征在于,

2.根据权利要求1所述的正极活性材料,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的正极活性材料,其特征在于,所述m2组分的含量大于所述m3组分的含量。

4.根据权利要求2所述的正极活性材料,其特征在于,所述m2组分的含量在0.9摩尔百分比至1.8摩尔百分比的范围内。

5.根据权利要求2所述的正极活性材料,其特征在于,所述m3组分的含量在0.25摩尔百分比至0.35摩尔百分比的范围内。

6.根据权利要求2所述的正极活性材料,其特征在于,所述m1包括zr。

7.根据权利要求2所述的正极活性材料,其特征在于,所述m2组分包括zr、al及ti。

8.根据权利要求2所述的正极活性材料,其特征在于,所述m3组分包括b。

9.一种二次电池,其特征在于,

10.一种正极活性材料的制备方法,其特征在于,

11.根据权利要求10所述的正极活性材料的制备方法,其特征在于,在所述第一混合物中,相对于100mol的所述过渡金属氢氧化物,m1组分前体的含量小于0.5mol。

12.根据权利要求10所述的正极活性材料的制备方法,其特征在于,在所述第二混合物中,相对于100mol的所述第一锂复合氧化物,m2组分前体的含量在0.9mol至1.8mol的范围内。

13.根据权利要求10所述的正极活性材料的制备方法,其特征在于,


技术总结
本发明的正极活性材料能够同时改善电池的容量和寿命,该电池可以同时具有改善的容量和寿命,并且该正极活性材料的制备方法可以制备出能够同时改善电池的容量和寿命的正极活性材料。

技术研发人员:全宰佑,金熙英,朴荣男,尹暻植,金周彻,申容旭,裵珉基,南权植,朴贤穆,金泰煐,崔允荣
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:2025/12/25
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