[发明专利]锂二次电池

说明书

本申请是申请日为2009年4月2日，申请号为200980112371.6，发明名称为“用于制备锂复合过渡金属氧化物的新前体”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于制备锂过渡金属氧化物的新前体。更具体而言，本发明涉及一种用于制备锂过渡金属氧化物且含有某种复合过渡金属化合物的过渡金属前体。本发明还涉及一种包含通过使用一种过渡金属前体制备的锂-过渡金属复合氧化物作为阳极活性材料的锂二次电池。

背景技术

随着对移动设备的技术开发和需求增加，对作为能源的二次电池的需求激增。其中，具有高能量密度和电压、长循环寿命以及低自放电率的锂二次电池可市售获得，并广泛使用。

作为锂二次电池的阳极活性材料，大量使用含锂的钴氧化物（LiCoO₂）。另外，还考虑使用含锂的锰氧化物，如具有层状晶体结构的LiMnO₂和具有尖晶石晶体结构的LiMn₂O₄，以及含锂的镍氧化物（LiNiO₂）。

在上述阳极活性材料中，LiCoO₂由于具有出色的一般属性如优良的循环特性而在目前被广泛使用，但也存在不利问题，如安全性低、由于使用有限资源钴作为原料而价格昂贵等。锂锰氧化物如LiMnO₂和LiMn₂O₄是丰富的资源材料，而且有利地使用了环境友好的锰，因此作为能够替代LiCoO₂的阳极活性材料已引起了极大关注。然而，这些锂锰氧化物具有诸如容量低和循环特性差等缺陷。

而基于锂/镍的氧化物如LiNiO₂比基于钴的氧化物廉价，而且在充电至4.25V时表现出高放电容量。掺杂LiNiO₂的可逆容量约为200mAh/g，这比LiCoO₂的容量（约153mAh/g）高。因此，即使LiNiO₂的平均放电电压和体积密度稍低，含有LiNiO₂阳极活性材料的市售电池仍表现出提高的能量密度。为此，为了开发高容量电池，针对应用此类基于镍的阳极活性材料的研究正在积极进行。然而，基于LiNiO₂的阳极活性材料仍存在一些尚未充分解决的弱点，如生产成本高、由于制造电池中气体放出而导致膨胀、化学稳定性差、pH高等。

很多现有技术致力于改善基于LiNiO₂的阳极活性材料的性质和LiNiO₂的制备方法。例如，已提出了一种锂-过渡金属复合氧化物，其中一部分镍被另一种过渡金属元素如Co、Mn等代替。

含有两种或更多种Ni、Co和Mn材料的锂过渡金属活性材料不能通过简单固相反应容易地合成。本领域中已知一种使用通过共沉淀法等制备的过渡金属前体作为制备此类锂过渡金属活性材料的前体的技术。

已对此类过渡金属前体进行了研究以通过控制粒径来防止振实密度降低或通过滚圆法来优化颗粒形状等而制备意欲表现出所需性能的锂过渡金属氧化物。

如上所述，尽管已做出多种尝试，本领域中仍强烈需要开发一种具有令人满意的性能的锂过渡金属氧化物，和一种制备所述锂过渡金属氧化物的过渡金属前体。

发明内容

因此，为解决上述问题和其他尚未解决的技术问题而作出本发明。

通过上述为解决所述问题而作出的各种广泛而密集的研究和实验，本发明的发明人已开发出一种含有一种复合过渡金属化合物的新前体，所述复合过渡金属化合物的氧化值接近锂-过渡金属复合氧化物中过渡金属的氧化值，并已证明当使用由此开发的前体制备锂-过渡金属复合氧化物时，锂二次电池可表现出优良的性能。本发明基于这些发现而完成。

附图说明

图1是示出实验实施例1所得结果的坐标图；

图2是示出实验实施例2所得结果的坐标图，其中将实施例1的镍-钴-锰复合过渡金属前体的X射线衍射峰与具有理论晶体结构的现有前体M(OH)₂和MOOH材料的衍射峰进行了对比。

图3是示出实验实施例2所得X射线衍射峰之间的比较结果的坐标图。

具体实施方式

根据本发明的一个方面，以上和其他目标可通过提供一种含有下式1表示的一种复合过渡金属化合物的过渡金属前体作为用于制备作为锂二次电池电极活性材料的锂-过渡金属复合氧化物的过渡金属前体而实现：

M(OH_1-x)₂    (1)