复合正极活性物质、包括其的正极和锂电池及其制备方法与流程

本公开的一个或更多个实施例涉及复合正极活性物质、使用该复合正极活性物质的正极和锂电池以及制备该复合正极活性物质的方法。

背景技术：

1、为了满足各种装置的小型化和高性能的条件，除了锂电池的小型化和减轻的重量之外，高能量密度已经变得重要。例如，高容量锂电池变得越来越重要。

2、为了实现满足上述条件的锂电池，正在考虑具有高容量的电极材料。

3、本领域中的电极材料由于副反应而具有劣化的寿命特性和差的热稳定性。

4、因此，需要开发一种在包括电极材料的同时防止或减少电池性能的劣化的方法。

技术实现思路

1、本公开的一个或更多个实施例包括复合正极活性物质，该复合正极活性物质能够通过抑制或减少复合正极活性物质的副反应来防止或减少由于电阻增大而导致的寿命劣化。

2、一个或更多个实施例包括包含该复合正极活性物质的正极。

3、一个或更多个实施例包括使用该正极的锂电池。

4、一个或更多个实施例包括制备该复合正极活性物质的方法。

5、实施例的其他方面将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将通过描述而明显，或者可以通过实践公开的所呈现的实施例来获知。

6、根据一个或更多个实施例，复合正极活性物质包括：第一核，包括第一锂过渡金属氧化物；第二核，包括第二锂过渡金属氧化物；以及壳，位于选自第一核和第二核中的至少一者的表面上，其中，壳包括至少一种第一金属氧化物、第一碳类材料和第二碳类材料，第一金属氧化物包括在第一碳类材料的基质内，第一金属氧化物由式maob(0<a≤3且0<b<4，其中，如果a为1、2或3，则b不是整数，例如，b不是整数)表示，其中，m是选自元素周期表的2族至13族、15族和16族的至少一种金属(例如，选自13族的至少一种金属)，第二碳类材料包括纵横比为至少10的纤维状碳类材料，并且第一锂过渡金属氧化物和第二锂过渡金属氧化物具有不同的粒径。

7、根据一个或更多个实施例，正极包括复合正极活性物质。

8、根据一个或更多个实施例，锂电池包括正极。

9、根据一个或更多个实施例，制备复合正极活性物质的方法包括：提供第一锂过渡金属氧化物；提供第二锂过渡金属氧化物；提供复合物；提供第二碳类材料；通过一起机械研磨第一锂过渡金属氧化物、复合物和第二碳类材料来获得第一核/壳结构；通过一起机械研磨第二锂过渡金属氧化物、复合物和第二碳类材料来获得第二核/壳结构；以及通过将第一核/壳结构和第二核/壳结构混合在一起来获得复合正极活性物质，复合物包括：由式maob(0<a≤3且0<b<4，其中，如果a为1、2或3，则b不是整数，例如，b不是整数)表示的至少一种第一金属氧化物；以及第一碳类材料，第一金属氧化物在第一碳类材料的基质内，m为选自元素周期表的2族至13族、15族和16族的至少一种金属(例如，选自13族的至少一种金属)，并且第二碳类材料包括纵横比为至少10的纤维状碳，并且第一锂过渡金属氧化物和第二锂过渡金属氧化物具有不同的粒径。

技术特征：

1.一种复合正极活性物质，所述复合正极活性物质包括：

2.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述第一锂过渡金属氧化物和所述第二锂过渡金属氧化物中的每者包括次级颗粒，所述次级颗粒包括多个初级颗粒。

3.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述第一锂过渡金属氧化物是粒径大于所述第二锂过渡金属氧化物的粒径的大直径锂过渡金属氧化物，

4.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述第一锂过渡金属氧化物和所述第二锂过渡金属氧化物在粒度分布中具有双峰粒径分布，并且

5.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述第一锂过渡金属氧化物的粒径为3μm至15μm，并且所述第二锂过渡金属氧化物的粒径为至少1μm且小于7μm。

6.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述第一锂过渡金属氧化物和所述第二锂过渡金属氧化物的重量比为92:8至60:40。

7.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述壳仅在所述第一核上，所述壳仅在所述第二核上，或者所述壳在所述第一核和所述第二核两者上，并且

8.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，基于所述复合正极活性物质的总重量，所述第二碳类材料的量为5wt％或更少，

9.根据权利要求8所述的复合正极活性物质，其中，所述碳纳米管包括碳纳米管初级结构、碳纳米管次级结构或它们的组合，所述碳纳米管次级结构是多个碳纳米管初级结构的聚集体，

10.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，包括在所述至少一种第一金属氧化物中的第一金属是选自al、nb、mg、sc、ti、zr、v、w、mn、fe、co、pd、cu、ag、zn、sb和se中的至少一种金属，并且

11.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述壳还包括由maoc表示的第二金属氧化物，其中，0<a≤3且0<c≤4，如果a为1、2或3，则c是整数，

12.根据权利要求11所述的复合正极活性物质，其中，所述壳包括在从选自所述至少一种第一金属氧化物和所述第二金属氧化物中的至少一者的表面突出的方向上设置的所述第一碳类材料，并且

13.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述壳包括选自以下物质的至少一种：包括所述至少一种第一金属氧化物、所述第一碳类材料和所述第二碳类材料的复合物；以及所述复合物的研磨产物，并且

14.根据权利要求1所述的复合正极活性物质，其中，所述第一锂过渡金属氧化物和所述第二锂过渡金属氧化物由选自式1至式8的式表示：

15.一种正极，所述正极包括根据权利要求1所述的复合正极活性物质。

16.一种锂电池，所述锂电池包括：

17.根据权利要求16所述的锂电池，其中，所述电解质是液体电解质、固体电解质、凝胶电解质或它们的组合。

18.根据权利要求17所述的锂电池，其中，所述固体电解质是氧化物类固体电解质、硫化物类固体电解质、聚合物固体电解质或它们的组合，并且所述凝胶电解质包括聚合物凝胶电解质。

19.根据权利要求16所述的锂电池，其中，所述正极包括正极集流体，所述负极包括负极集流体，并且选自所述正极集流体和所述负极集流体中的至少一者包括基体膜和在所述基体膜的一个表面或相对表面上的金属层，

20.一种制备复合正极活性物质的方法，所述方法包括：

技术总结
提供了一种复合正极活性物质、包括该复合正极活性物质的正极和锂电池以及制造该复合正极活性物质的方法。所述复合正极活性物质包括：第一核，包括第一锂过渡金属氧化物；第二核，包括第二锂过渡金属氧化物；以及壳，位于选自第一核和第二核中的至少一者的表面上，其中，壳包括至少一种第一金属氧化物、第一碳类材料和第二碳类材料，其中，第一金属氧化物包括在第一碳类材料的基质内，第一金属氧化物由式M<subgt;a</subgt;O<subgt;b</subgt;(0<a≤3且0<b<4，其中，如果a为1、2或3，则b不是整数)表示。

技术研发人员：沈揆恩,赵偗任,孙寅赫,马相国
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：2024/9/23