本發(fā)明涉及一種鋰二次電池用正極活性物質(zhì)、其制備方法及包含該正極活性物質(zhì)的二次電池。更詳細地，本發(fā)明涉及一種含有鋰和鎳的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)、其制備方法及包含該正極活性物質(zhì)的鋰二次電池。

背景技術：

1、二次電池是可以重復充電和放電的電池，廣泛用作手機、筆記本電腦等便攜式電子設備的動力源。此外，近年來，正在開發(fā)包括二次電池的電池組并用作電動汽車等環(huán)保型汽車的動力源。

2、例如，鋰二次電池具有高的工作電壓和每單位重量的能量密度，并且有利于充電速度和輕量化，因此正積極地進行開發(fā)和應用。

3、作為用于鋰二次電池的正極的活性物質(zhì)，可以使用鋰-過渡金屬氧化物。所述鋰-過渡金屬氧化物的實例可以列舉鋰-鎳基金屬氧化物。

4、隨著鋰二次電池的應用范圍的擴大，需要更長的壽命、高容量和運行穩(wěn)定性。為了實現(xiàn)高容量正極，所述鋰-鎳基金屬氧化物中包含的鎳的含量在增加。但是，隨著鎳含量的增加，可能會導致正極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部的晶體結構的變型和損傷。此外，隨著鋰二次電池的重復充電/放電，由于鎳的氧化數(shù)變化可能會導致副反應。

技術實現(xiàn)思路

1、要解決的技術問題

2、本發(fā)明的一個目的在于提供一種具有提高的運行穩(wěn)定性和化學可靠性的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)。

3、本發(fā)明的一個目的在于提供一種制備具有提高的運行穩(wěn)定性和化學可靠性的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)的方法。

4、本發(fā)明的一個目的在于提供一種包含上述鋰二次電池用正極活性物質(zhì)的鋰二次電池。

5、技術方案

6、鋰二次電池用正極活性物質(zhì)包含：鋰-鎳基金屬氧化物顆粒；和涂層，所述涂層形成在所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的表面上，并包含水溶性聚合物和除氧劑化合物。

7、在一些實施方案中，所述水溶性聚合物可以包含選自聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚(丙烯酰胺-co-二烯丙基二甲基氯化銨)共聚物、聚乙烯亞胺、聚乙二醇、聚乙二醇二縮水甘油醚、多巴胺、(3-縮水甘油醚氧基丙基)三甲氧基硅烷和聚(1-乙烯基吡咯烷酮-co-甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯)共聚物中的至少一種。

8、在一些實施方案中，所述除氧劑化合物可以包含有機酸化合物、亞硫酸鹽基化合物或亞磷酸酯基化合物。

9、在一些實施方案中，所述有機酸化合物可以包含抗壞血酸或其衍生物。

10、在一些實施方案中，所述亞硫酸鹽基化合物可以包含亞硫酸鈉、亞硫酸銨、亞硫酸鈣、亞硫酸鉀和亞硫酸鋇中的至少一種。

11、在一些實施方案中，所述亞磷酸酯基化合物可以由以下化學式3表示。

12、[化學式3]

13、

14、(在化學式3中，r1、r2和r3各自獨立地為氫、c1-c10的烷基或甲硅烷基(silyl))。

15、在一些實施方案中，所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒中的除鋰和氧之外的元素中的鎳的摩爾比可以為0.8以上。

16、在一些實施方案中，相對于所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的重量，所述水溶性聚合物的含量可以為0.05-2重量％。

17、在一些實施方案中，相對于所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的重量，所述除氧劑化合物的含量可以為0.02-1.5重量％。

18、在一些實施方案中，所述鋰-鎳基金屬氧化物顆?？梢跃哂卸鄠€一次顆粒聚集而成的二次顆粒結構，所述涂層可以形成在所述二次顆粒的外表面和所述二次顆粒的內(nèi)部區(qū)域中的所述一次顆粒之間的界面處。

19、鋰二次電池包括：正極，所述正極包含上述實施方案的正極活性物質(zhì)；和負極，所述負極與所述正極相對設置。

20、在制備鋰二次電池用正極活性物質(zhì)的方法中，將鋰-鎳基金屬氧化物顆粒與包含水溶性聚合物和除氧劑化合物的水溶液混合。將與所述水溶液混合的所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒進行熱處理。

21、在一些實施方案中，相對于所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的總重量，所述水溶液可以包含5-20重量％的水。

22、在一些實施方案中，相對于所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的重量，所述水溶液可以包含0.05-2重量％的所述水溶性聚合物和0.02-1.5重量％的所述除氧劑化合物。

23、在一些實施方案中，所述熱處理可以在200-350℃的溫度下進行。

24、有益效果

25、在根據(jù)本發(fā)明的實施方案的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)中，可以在鋰-鎳基金屬氧化物顆粒上形成包含水溶性聚合物和除氧劑化合物的涂層。通過所述除氧劑化合物可以直接去除從活性物質(zhì)顆粒表面產(chǎn)生的氧氣。因此，可以抑制由氧氣引起的容量降低和內(nèi)阻增加，并且通過所述涂層可以增強活性物質(zhì)顆粒的晶體穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。

26、根據(jù)示例性的實施方案，可以通過將初級活性物質(zhì)顆粒與溶解有所述水溶性聚合物和除氧劑化合物的水溶液混合后進行熱處理來制備包含所述涂層的活性物質(zhì)顆粒。因此，可以省略利用水的單獨的水洗工藝，并且可以在形成所述涂層的同時實現(xiàn)雜質(zhì)清洗效果。

27、本發(fā)明的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)及包含該正極活性物質(zhì)的鋰二次電池可以廣泛應用于電動汽車、電池充電站、其它利用電池的太陽能發(fā)電、風力發(fā)電等綠色技術領域。本發(fā)明的正極活性物質(zhì)及鋰二次電池可以用于環(huán)保(eco-friendly)電動汽車(electric?vehicle)和混合動力汽車(hybrid?vehicle)等，以通過抑制大氣污染和溫室氣體的排放來防止氣候變化。

技術特征：

1.一種鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其包含：

2.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，所述水溶性聚合物包含選自聚二烯丙基二甲基氯化銨、聚(丙烯酰胺-co-二烯丙基二甲基氯化銨)共聚物、聚乙烯亞胺、聚乙二醇、聚乙二醇二縮水甘油醚、多巴胺、(3-縮水甘油醚氧基丙基)三甲氧基硅烷和聚(1-乙烯基吡咯烷酮-co-甲基丙烯酸2-二甲氨基乙酯)共聚物中的至少一種。

3.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，所述除氧劑化合物包含有機酸化合物、亞硫酸鹽基化合物或亞磷酸酯基化合物。

4.根據(jù)權利要求3所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，所述有機酸化合物包含抗壞血酸或其衍生物。

5.根據(jù)權利要求3所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，所述亞硫酸鹽基化合物包含選自亞硫酸鈉、亞硫酸銨、亞硫酸鈣、亞硫酸鉀和亞硫酸鋇中的至少一種。

6.根據(jù)權利要求3所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，所述亞磷酸酯基化合物由以下化學式3表示：

7.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒中的除鋰和氧之外的元素中的鎳的摩爾比為0.8以上。

8.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，相對于所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的重量，所述水溶性聚合物的含量為0.05-2重量％。

9.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，相對于所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的重量，所述除氧劑化合物的含量為0.02-1.5重量％。

10.根據(jù)權利要求1所述的鋰二次電池用正極活性物質(zhì)，其中，所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒具有多個一次顆粒聚集而成的二次顆粒結構，

11.一種鋰二次電池，其包括：

12.一種制備鋰二次電池用正極活性物質(zhì)的方法，其包括以下步驟：

13.根據(jù)權利要求12所述的制備鋰二次電池用正極活性物質(zhì)的方法，其中，相對于所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的總重量，所述水溶液包含5-20重量％的水。

14.根據(jù)權利要求13所述的制備鋰二次電池用正極活性物質(zhì)的方法，其中，相對于所述鋰-鎳基金屬氧化物顆粒的重量，所述水溶液包含0.05-2重量％的所述水溶性聚合物和0.02-1.5重量％的所述除氧劑化合物。

15.根據(jù)權利要求12所述的制備鋰二次電池用正極活性物質(zhì)的方法，其中，所述熱處理在200-350℃的溫度下進行。

技術總結
鋰二次電池用正極活性物質(zhì)包含：鋰?鎳基金屬氧化物顆粒；和涂層，所述涂層形成在所述鋰?鎳基金屬氧化物顆粒的表面上，并包含水溶性聚合物和除氧劑化合物。通過涂層可以直接去除從正極活性物質(zhì)產(chǎn)生的氧氣。

技術研發(fā)人員：金相墣,金星汎,樸相珉,張智蕙
受保護的技術使用者：SK新能源株式會社
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/14