[发明专利]制备碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的方法

说明书

本申请要求于2012年3月23日提交的第10-2012-0030123号韩国专利申请的权益，该申请的内容通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明的多个方面涉及一种制备碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的方法和一种使用其的锂二次电池。

背景技术

随着锂二次电池在小型电子装置、电动车辆和电力存储器中广泛使用，对用于具有高安全性、长寿命、高能量密度和高输出特性的二次电池的正极材料的需求正在增加。近年来，由于环境友好型活性材料没有使用诸如钴(Co)的有害重金属，所以已经越来越多地使用了所述活性材料。尤其是，正在逐渐扩大诸如橄榄石型磷酸锰锂的高稳定性正极活性材料的应用领域。

但是，由于橄榄石型磷酸锰锂具有比传统的正极活性材料低得多的电导率，所以难以证明理论特性。为了解决所述难题，已提出了通过将诸如Co、Ni或Mn的过渡金属或者诸如Mg、Ca、Zn或Sr的非过渡金属来取代橄榄石型磷酸锰锂以提高电导率的方法。另外，还已经提出了在橄榄石型磷酸锰锂的表面上涂覆高导电性材料的方法。例如，通过在橄榄石型磷酸锰锂的表面上涂覆诸如聚乙烯粉末或聚丙烯粉末的热固性分子来改善正极活性材料的电导率和填充密度的方法。然而，根据传统的方法，涂覆在橄榄石型磷酸锰锂的表面上的材料可能粘附不好，或者在涂覆的材料之间可能出现凝结。另外，难以获得令人满意的电池的输出特性和每单位体积的能量密度的水平。

发明内容

本发明的多个方面提供了一种制备碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的方法，所述方法通过促进正极活性材料之间的电荷运动可以提供每单位体积的高能量密度并且可以改善输出特性。

本发明的多个方面还提供了一种包括通过上述方法制备的碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的正极组成物。

本发明的多个方面还提供了一种使用正极组成物的锂二次电池。

根据本发明的多个方面，提供了一种制备碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的方法和一种利用其的锂二次电池，所述方法包括通过向碳纳米管加入酸溶液来酸处理碳纳米管以纯化碳纳米管，形成碳纳米管和橄榄石型磷酸锰锂的金属前驱体的前驱体混合物，以及对前驱体混合物进行热处理。碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物可以提供每单位体积的高能量密度并且可以改善输出特性。

根据本发明的多个方面，提供了一种正极组成物，所述正极组成物包括碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物。

根据本发明的多个方面，提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池利用所述正极组成物来制造。

如上所述，在制备碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的方法中，由于将金属前驱体和碳纳米管混合然后烧结，因此可以促进磷酸锰锂之间的电子传递效率和正极活性材料之间的电荷运动，从而提供每单位体积的高能量密度并且改善输出特性。

另外，在根据本发明的碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物中，正极活性材料的倍率特性和电池的容量保持率可以得到改善。另外，可以通过改善在电极的制造中集流体和活性材料之间的粘附来改善电池的安全性。

本发明的其他方面和/或优点将在以下的描述中部分地进行阐述，并且从所述描述中部分地将是明显的，或者可以从本发明的实施得以了解。

附图说明

从下面结合附图的详细描述，本发明的方面、特征和优点将变得更加清楚，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的电子传递效率；

图2是示出了根据本发明实施例的碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物粉末的扫描电子显微镜(SEM)图像；

图3示出了使用根据本发明实施例的碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的锂二次电池的电池容量充/放电曲线；

图4示出了使用根据本发明实施例的碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的锂二次电池的倍率特性曲线；以及

图5示出了使用根据本发明实施例的碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的锂二次电池的循环寿命特性曲线。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明实施例的示例，使得所述示例可以容易地完成并且可以被本领域的技术人员使用。

本发明提供了一种制备碳纳米管橄榄石型磷酸锰锂复合物的方法。所述制备方法可以包括酸处理碳纳米管、形成前驱体混合物和热处理前驱体混合物。

碳纳米管的酸处理包括通过向碳纳米管加入酸溶液来纯化碳纳米管。碳纳米管的酸处理通过去除催化剂和无定形碳来提高纯度，并且可以通过在碳纳米管的壁表面上形成羧基来改善橄榄石型磷酸锰锂的金属前驱体的亲和性和分散性。