锂二次电池正极活性材料及包含其的锂二次电池的制作方法

本实施例涉及一种锂二次电池正极活性材料及其制备方法以及包含其的锂二次电池。

背景技术：

1、最近，对it移动设备、小型电力驱动装置(e-bike、小型ev等)、蓄电装置(储能系统(ess；energy storage system))等的需求正在爆发式增长。因此，为了驱动这些设备，具有高容量及高能量密度的二次电池的开发正在全球范围内积极推进。为了制作这种高容量电池，必须使用高容量正极材料。

2、在现有的层状(layered)正极活性材料中，容量最高的材料是linio2，但在充放电时容易发生结构崩塌，且氧化数问题导致热稳定性较低，因此难以实现商业化。

3、为了解决上述问题，需要用其他稳定的过渡金属(如co、mn等)取代不稳定的ni位点。为此，已开发出经co和mn取代的三元ncm体系。

4、传统的ncm体系正极活性材料构成为一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形态。然而，对于构成为数十纳米至数微米大小的一次颗粒凝聚而成的二次颗粒形态的正极材料，由于粉末的比表面积大，与电解液的接触面积广，因此存在产气可能性高的问题。此外，二次颗粒的强度较弱，在电极压制工艺中，存在二次颗粒破碎成一次颗粒形态而导致寿命特性劣化的问题。

5、为了解决这一问题，有人提议不采用一次颗粒聚集的二次颗粒形态，而是尽可能增大一次颗粒的大小来制备正极材料后进行应用。然而，在这种情况下，颗粒表面部会生成岩盐(rock salt)结构，存在正极活性材料的电化学性能下降的问题。

6、因此，亟需开发一种正极活性材料，其通过确定一次颗粒的适宜大小，既可以提高电池的寿命稳定性，又可以展现出充放电容量等优异的电化学特性。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、本实施例旨在提供一种锂二次电池正极活性材料及其制备方法以及包含其的锂二次电池，所述正极活性材料为单晶正极活性材料，其中，通过sem(扫描电子显微镜)图像分析推导出单颗粒的第一至第三直径，所述单颗粒满足由第一至第三直径构成的关系式的特定范围，从而可以改善电化学特性及稳定性。

3、技术方案

4、本申请要求基于2024年3月29日提交的韩国专利申请第10-2024-0043323号的优先权，该申请的全部内容通过引用包含在本说明书中。

5、根据一实施例的锂二次电池正极活性材料，其中，所述锂二次电池正极活性材料为单晶锂二次电池正极活性材料，所述正极活性材料包含1至20个单颗粒凝聚而成的形态，所述单颗粒满足以下式1。

6、[式1]

7、1.40μm≤(d1d2)/d3≤1.70μm

8、在所述式1中，

9、d1是指将正极活性材料的sem(扫描电子显微镜)图像中测得的单颗粒的周长假设为理想圆形的周长(2πr1)后推导出的单颗粒的第一直径(d1=2r1)，

10、d2是指将正极活性材料的sem图像中测得的单颗粒的面积假设为理想圆形的面积(πr22)后推导出的单颗粒的第二直径(d2=2r2)，

11、d3是指根据正极活性材料的sem图像中测得的单颗粒的外接圆直径推导出的单颗粒的第三直径(d3=2r3)。

12、根据另一实施例的锂二次电池正极活性材料的制备方法，其包含如下步骤：准备过渡金属前驱体，其以过渡金属总摩尔数计含有50至70mol%的镍；将所述过渡金属前驱体及锂原料物质混合后煅烧，以形成锂过渡金属氧化物；以及将所述锂过渡金属氧化物解碎，以形成单晶锂二次电池正极活性材料，所述解碎可以在3.4至4.5巴的粉碎压进行，所述煅烧可以在空气(air)气氛下进行。

13、根据又一实施例的锂二次电池可以是一种锂二次电池，所述锂二次电池包含锂二次电池正极，所述锂二次电池正极包含根据一实施例的所述正极活性材料。

14、有益效果

15、根据本实施例，锂二次电池正极活性材料通过适当控制制备工艺，使其满足由单颗粒的第一至第三直径构成的关系式的特定范围，从而可以提高稳定性和电化学特性。

16、据此，如本实施例所制备的锂二次电池可以提升稳定性及容量等电化学性能。

1.一种锂二次电池正极活性材料，其中，

2.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

3.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

4.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

5.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

6.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

7.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

8.根据权利要求7所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

9.根据权利要求1所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

10.根据权利要求9所述的锂二次电池正极活性材料，其中，

11.一种锂二次电池正极活性材料的制备方法，其包含如下步骤：

12.根据权利要求11所述的锂二次电池正极活性材料的制备方法，其中，

13.根据权利要求11所述的锂二次电池正极活性材料的制备方法，其中，

14.根据权利要求11所述的锂二次电池正极活性材料的制备方法，其中，

15.一种锂二次电池，其中，