正极活性物质、其制备方法、包括其的正极和锂二次电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115939331A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202210991474.1H01M4/525(2010.01)(22)申请日2022.08.18H01M4/62(2006.01)(30)优先权数据10-2021-01089602021.08.18KR(71)申请人三星SDI株式会社地址韩国京畿道(72)发明人李章旭梁祐荣崔益圭(74)专利代理机构北京德琦知识产权代理有限公司11018专利代理师袁媛康泉(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/13(2010.01)H01M4/1315(2010.01)H01M4/505(2010.01)权利要求书3页说明书23页附图8页(54)发明名称正极活性物质、其制备方法、包括其的正极和锂二次电池(57)摘要本申请中提供了用于锂二次电池的正极活性物质、其制备方法、包括其的正极和包括正极的锂二次电池。正极活性物质包括：各自包括多个大的初级颗粒的镍类锂金属氧化物次级颗粒，镍类锂金属氧化物次级颗粒具有在其中具有孔的中空结构，多个大的初级颗粒中的每一个具有约2μm至约6μm的尺寸，并且镍类锂金属氧化物次级颗粒中的每一个具有约10μm至约18μm的尺寸；以及在镍类锂金属氧化物次级颗粒的表面上的含钴化合物的涂层。CN115939331ACN115939331A权利要求书1/3页1.一种用于锂二次电池的正极活性物质，所述正极活性物质包括：各自包括多个大的初级颗粒的镍类锂金属氧化物次级颗粒，所述镍类锂金属氧化物次级颗粒具有在其中具有孔的中空结构，所述多个大的初级颗粒具有2μm至6μm的尺寸，并且所述镍类锂金属氧化物次级颗粒具有10μm至18μm的尺寸；以及在所述镍类锂金属氧化物次级颗粒的表面上的含钴化合物的涂层。2.如权利要求1所述的正极活性物质，其中所述多个大的初级颗粒的表面或晶界中的至少一个包括所述含钴化合物的涂层。3.如权利要求1所述的正极活性物质，其中基于所述正极活性物质的总含量，所述含钴化合物的涂层中的钴化合物的含量为0.1mol％至5.0mol％。4.如权利要求1所述的正极活性物质，其中所述含钴化合物的涂层具有1nm至50nm的厚度。5.如权利要求1所述的正极活性物质，其中，在所述含钴化合物的涂层中，所述钴化合物为氧化钴、氧化锂钴或其组合。6.如权利要求5所述的正极活性物质，其中所述含钴化合物的涂层进一步包括硼、锰、磷、铝、锌、锆或钛中的至少一种。7.如权利要求1所述的正极活性物质，其中所述正极活性物质中的所述孔具有2μm至7μm的尺寸。8.如权利要求1所述的正极活性物质，其中所述镍类锂金属氧化物次级颗粒包括由以下式1表示的化合物：式1Lia(Ni1‑x‑yM1xM2y)O2±α1其中在式1中，M1为Co、Mn或Al中的至少一种，M2为硼、镁、钙、锶、钡、钛、钒、铬、铁、铜或锆中的至少一种，并且0.95≤a≤1.1，0.6≤(1‑x‑y)<1，0≤x<0.4，0≤y<0.4，并且0≤α1≤0.1，并且其中不包括其中x和y均为0的情况。9.如权利要求1所述的正极活性物质，其中所述镍类锂金属氧化物次级颗粒包括由以下式2表示的化合物：式2Lia(Ni1‑x‑y‑zCoxM3yM4z)O2±α1其中在式2中，M3为Mn或Al中的至少一种，M4为硼、镁、钙、锶、钡、钛、钒、铬、铁、铜或锆中的至少一种，并且0.95≤a≤1.1，0.6≤(1‑x‑y‑z)<1，0≤x<0.4，0≤y<0.4，0≤z<0.4，并且0≤α1≤0.1，并且其中不包括其中所有的x、y和z均为0的情况。10.如权利要求1所述的正极活性物质，其中所述多个大的初级颗粒具有2μm至4μm的尺寸，并且所述镍类锂金属氧化物次级颗粒具有12μm至18μm的尺寸。11.如权利要求1所述的正极活性物质，其中通过X‑射线衍射分析测量的所述正极活性物质的峰强度比I(003)/I(104)为1.2至4.0，并且通过X‑射线衍射分析测量的所述正极活性物质的面积比A(003)/A(104)为1.1至1.4。12.如权利要求1所述的正极活性物质，其中所述镍类锂金属氧化物次级颗粒包括具有2CN115939331A权利要求书2/3页单层或两层结构的大的初级颗粒层。13.一种制备用于锂二次电池的正极活性物质的方法，所述方法包括：将M1前体或M2前体中的至少一种、镍前体和碱性溶液混合以获得混合物，使所述混合物经历共沉淀反应，然后干燥所述混合物以获得其中具有孔的镍类金属前体；获得所述其中具有孔的镍类金属前体和锂前体的混合物；进行所述混合物的初级热处理以获得所述初级热处理的产物；以及在没有所述产物的粉碎工艺的情况下向所述初级热处理的所述产物添加钴前体，以获得