正级活性物质以及包括该正级活性物质的二次电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及正级活性物质W及包括该正级活性物质的二次电池，更详细地，设及 包括晶粒元素的正级活性物质W及包括该正级活性物质的二次电池。
【背景技术】
[000引因智能手机、MP3、播放器、平板电脑等手持移动电子设备的发展，能够储存电能的 二次电池的需求大幅度增加。特别是，电动汽车、中型和大型储能系统、W及有高能量密度 需求的移动装置出现，因此，出现了裡离子二次电池的需求增加的情况。
[0003] 运种裡离子二次电池的需求，导致使用于裡离子二次电池的正级活性物质的相关 开发正在进行。例如，韩国专利公开公报10-2014-0119621(申请号10-2013-0150315)中 公开了如下二次电池，使用了表示为NiuMnpCo, sAsC〇3(A是由B、A1、Ga、Ti W及In组成 的组中选择1个或两个W上元素 ，a的范围为0. 05至0. 4, 0的范围为0. 5至0. 8, 丫的 范围为0至0.4, 5的范围为0.001至0.1)的裡离子过量正级活性物质制造用前驱体，调 节前驱体上置换的金属的种类及组成，调节添加的金属的种类及添加量，具备高电压容量 和寿命长的特性的二次电池。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题
[0005] 本发明要解决的一技术问题是提供可靠性高的正级活性物质W及包括该正级活 性物质的二次电池。
[0006] 本发明要解决的另一技术问题是提供高容量的二次电池。
[0007] 本发明要解决的另一技术问题是提供高安全性的二次电池。
[0008] 本发明要解决的另一技术问题是提供寿命长的二次电池。
[0009] 本发明要解决的另一技术问题是提供提高充放电效率的二次电池。
[0010] 本发明要解决的技术问题不仅限于上述问题。
[0011] 解决问题的技术方案
[0012] 为了解决上述技术问题，本发明提供正级活性物质。
[0013] 根据一实施例，所述正级活性物质包括，第一元素 （first element)，由包括第1 金属在内的多个金属形成；及第二元素 （second element)，由一个W上所述第一元素构成； 其中，所述第二元素包括；中屯、部；表面部；晶粒区域（seed region),邻接所述中屯、部并布 置所述第1金属含量变化的所述第一元素；及维持区域（maintain region)，邻接所述表面 部并布置所述第一金属含量固定的所述第一元素，并且，由所述中屯、部向所述表面部的方 向，所述晶粒区域的长度为1 ym W上。
[0014] 根据一实施例，所述第一元素包括：晶粒元素 （seed element)，所述第1金属含量 变化并布置在所述晶粒区域内晶粒；维持元素 （maintain element),沿着所述中屯、部到所 述表面部方向延伸延伸，所述第1金属含量固定并布置在所述维持区域内。
[0015] 根据一实施例，所述第二元素进一步包括，所述晶粒区域与所述维持区域之间的 中间区域（intermediate region),所述第一元素进一步包括，布置在所述中间区域内的 中间元素 （intermediate element),所述中间元素包括：所述第1金属含量变化的梯度部 (gradient portion),所述第1金属含量固定的均匀部（uniform portion)。
[0016] 根据一实施例，从所述中屯、部到所述表面部的方向，所述晶粒元素内的所述第I 金属含量减少。
[0017] 根据一实施例，所述晶粒元素的所述第1金属含量比所述维持元素的所述第1金 属含量高。
[0018] 根据一实施例，所述晶粒元素及/或所述维持元素具有由所述中屯、部向所述表面 部放射的杆状（rod shape)。
[0019] 根据一实施例，在所述晶粒元素内所述第2金属和第3金属中至少任一个含量增 加。
[0020] 根据一实施例，由所述中屯、部向所述表面部方向，所述维持区域的长度比所述晶 粒区域的长度长。
[0021] 根据一实施例，所述第1金属包括儀（Ni)。
[0022] 根据一实施例，所述正级活性物质，第一元素 （first element)，具有中间元 素 （intermediate element),所述中间元素包括第1金属含量变化的梯度部（gradient pcxrtion)及从所述梯度部一端延伸并所述第一金属含量固定的均匀部（uni化rm portion);及第二元素 （second element),由一个W上所述第一元素构成。
[0023] 根据一实施例，所述梯度部和所述均匀部形成为一体（one body)。
[0024] 根据一实施例，所述第二元素包括：中屯、部、表面部、邻接所述中屯、部的晶粒区域 (seed region)、及邻接所述表面部的维持区域（maintain region),所述第一元素还包括： 晶粒元素 （seed element),所述第1金属含量变化并布置在所述晶粒区域内，维持元素 (maintain element)，由所述晶粒元素向所述表面部方向延伸，所述第1金属含量固定并布 置在所述维持区域内。
[0025] 根据一实施例，中间元素布置在所述晶粒区域和所述维持区域之间，所述梯度部 邻接布置于所述晶粒元素，所述均匀部邻接布置于所述维持元素。
[0026] 根据一实施例，越邻接所述均匀部，所述梯度部内的所述第1金属含量越减少。
[0027] 为了解决上述技术问题，本发明提供包括正级活性物质的二次电池。
[0028] 根据一实施例，所述二次电池，包括：正级，包括根据权利要求1至权利要求14中 某一项的正级活性物质；负极，布置在所述正级；及电解质，所述正级和所述负极之间。
[002引发明的效果
[0030] 根据本发明实施例，正级活性物质包括第一元素 W及由一个W上上述第一元素构 成的第二元素。上述第二元素包括晶粒区域和维持区域，上述晶粒区域上布置第1金属含 量变化的上述第一元素且具有1 y m W上的长度；上述维持区域上布置上述第1金属含量不 变的上述第一元素。由此，上述第一元素最大持有上述第1金属的含量的同时，可W形成为 由上述第二元素的中屯、部延长到表面部的杆状。因此，可W提供高效率、高容量、W及寿命 长的二次电池。
【附图说明】
[0031] 图1是根据本发明的实施例的包括正级活性物质的二次电池的说明图。
[0032] 图2是根据本发明的实施例的正级活性物质的第二元素的示意图。
[0033] 图3是图2的正级活性物质的第二元素的截面图。
[0034] 图4是根据本发明的实施例的正级活性物质的第一元素的说明图。
[0035] 图5a是根据本发明的实施例的包括在正级活性物质第一元素中的晶粒元素的说 明图。
[0036] 图化是根据本发明的实施例的包括在正级活性物质第一元素中的中间元素的说 明图。
[0037] 图5c是根据本发明的实施例的包括在正级活性物质第一元素中的维持元素的说 明图。
[0038] 图6a及图化是根据本发明的实施例制造的包括在正级活性物质中的第二元素截 面沈M照片。
[0039] 图7a及图化是根据本发明的实施例制造的包括在正级活性物质中的的第一元素 EPMA图表。
[0040] 图8a是根据本发明的实施例的为了说明包括正级活性物质的二次电池的放电容 量特性的图表。
[0041] 图8b是根据本发明的实施例的为了说明包括正级活性物质的二次电池的寿命特 性的图表。
[0042] 图9a及图9b是根据本发明的实施例的为了说明包括正级活性物质的二次电池的 热稳定性的图表。
[0043] 图10是根据本发明的实施例的具有包括正级活性物质的二次电池的电动汽车的 框图示意图。
[0044] 附图标记说明
[0045] 110:正级 12〇:负极
[0046] 130:电解质 140:分割膜
[0047] El:第一元素 E2:第二元素
[0048] 210:中屯、部 220:表面部
[0049] 230:方向 310:晶粒区域
[0050] 312:晶粒元素 320:中间区域
[0051] 322:中间元素 330:维持区域
[005引 332:维持元素
【具体实施方式】
[0053] W下参考附图详细说明本发明的优先实施例。但是本发明的技术思想范围不仅限 于运里说明的实施例，也能具体体现为其他形式。反而，运里说明的实施例是为了公开的内 容彻底完善并且本发明的思想能够充分传达给本领域技术人员而提供的。
[0054] 本说明书中，提到某种构成要素在另一个构成要素上的时候，意味着运是另一个 构成要素上直接形成或它们之间也有可能记载第=构成要素。同时，附图上的膜W及区域 的厚度W及长度是为了说明技术内容的效果而夸张表示的。
[0055] 并且，本发明的多种实施例中为了记述多个构成要素使用了第1、第2、第3等用 语，但它们的构成要素不能局限在运些用语上。运些用语只是为了某一个构成要素和另一 个构成要素相区别而使用的。因此，某一个实施例中称为第1构成要素而在另一个实施例 中有可能称为第2构成要素。运里说明并例示的各个实施例也包含它们的补充实施例。同 时，本说明书中的'和/或'是前后罗列的构成要素中至少包括一个的意思来使用。
[0056] 说明书上的单数表达在除非另外在文中明确表示的W外都包括多个表达。同时， "包括"或"具有"等用语只是指出说明书上记载的特征、数字、步骤、构成要素或它们的组合 的存在，而不能理解为排除一个或一