[发明专利]正极活性物质、制备方法及锂二次电池

说明书

优先权声明

本申请参考并合并早期于2011年12月7日向韩国知识产权局提交的序列号为10-2011-0130471的申请，并要求该申请的所有权益。

技术领域

本发明的一个或多个实施方式涉及用于锂二次电池的正极活性物质、其制备方法和包括所述正极活性物质的锂二次电池。

背景技术

具有代表性的可再充电二次电池为铅-酸电池、镍氢电池、锂二次电池等。具体地，锂二次电池没有如果未完全放电时就充电会损失能量容量的记忆效果；由于锂为所有金属中最轻的，因此锂二次电池具有高的每单位重量能量密度；锂二次电池还具有比镍基电池的三倍还多的3.6V的电动势；且锂二次电池容易小型化。由于这些特性，锂二次电池被广泛用于移动产品、笔记本电脑、电动工具等，也预计未来将用于混合动力车辆（HEV）中。

锂二次电池包括正电极、负电极、隔板和电解液。当对锂二次电池充电时，锂离子从正电极解嵌，然后移动到负电极。另一方面，当对锂二次电池放电时，锂离子从负电极解嵌并返回正电极。就这一点而言，电极或电解液不会经历化学反应。

目前，锂钴氧化物，即LiCoO₂（下文中表示为“LCO”）被最广泛地用作锂二次电池的正极活性物质。然而，由于钴源的地区分布和缺乏的问题，制造成本增加且钴源的稳定供给困难。为了解决这些问题，已经积极地进行了寻找代替钴材料的材料研究。镍基复合氧化物，如镍-锰-钴（NMC）为克服这些例如LCO、LNO(LiNiO₂)或LMO(Li₂MnO₃)的材料的限制（如成本、稳定性、容量等）的备选材料，并且最近已经积极地进行了对于备选材料的研究。

然而，已知的镍基复合氧化物具有不令人满意的容量和稳定性，因此仍然存在改善的空间。

发明内容

本发明的一个或多个实施方式包括改善的正极活性物质。

本发明的一个或多个实施方式包括用于锂二次电池的正极活性物质，所述锂二次电池具有高容量和填充密度并且热稳定。

本发明的一个或多个实施方式包括制备所述正极活性物质的方法。

本发明的一个或多个实施方式包括含所述正极活性物质的锂二次电池。

本发明的一个或多个实施方式包括所述正极活性物质的前体。

其他方面将部分阐释于以下说明中，且在一定程度上从说明书中可显而易见，或者可以通过实施列举的实施方式而被认识到。

根据本发明的一个或多个实施方式，用于锂二次电池的正极活性物质包括核部分和壳部分，所述两个部分都包含由下式1表示的镍基复合氧化物。

<式1>

Li_a[Ni_xCo_yMn_z]O₂

其中0.8≤a≤1.2，0.05≤x≤0.9，0.1≤y≤0.8，0.1≤z≤0.8且x+y+z=1。所述核部分中镍的含量大于所述壳部分中的镍含量，且所述核部分包含针状颗粒。

根据本发明的一个或多个实施方式，制备用于锂二次电池的正极活性物质的方法包括：将包含镍盐、钴盐和锰盐的第一前体溶液和第一碱混合以制备第一混合物并引发第一混合物中的反应以获得沉淀物的第一过程，向所述沉淀物中加入包含镍盐、钴盐和锰盐的第二前体溶液和第二碱以获得第二混合物并引发第二混合物中的反应以获得复合金属氢氧化物的第二过程，和将所述复合金属氢氧化物与锂盐混合以获得第三混合物，并对所述第三混合物进行热处理以制备所述正极活性物质。将所述第一前体溶液中镍的含量调整为大于所述第二前体溶液中镍的含量。

根据本发明的一个或多个实施方式，锂二次电池包括所述正极活性物质。

根据本发明的一个或多个实施方式，用于锂二次电池的正极活性物质前体包括由下式2表示的镍基复合氢氧化物和针状颗粒：

<式2>

Ni_xCo_yMn_zOH

其中0.05≤x≤0.9，0.1≤y≤0.8，0.1≤z≤0.8且x+y+z=1。

所述核部分前体具有开放的孔和弯曲的表面结构。

附图说明

通过结合附图参考以下详细说明，对于本发明更全面的理解及其预期的众多优点将更为明显也易于更好的理解，在附图中附图标记表示相同或相似的部件，其中：