[发明专利]锂二次电池用正极活性材料前体，由其制造的正极活性材料及含该材料的锂二次电池

说明书

本发明涉及锂二次电池用正极活性材料前体，由其制造的正极活性材料及含该材料的锂二次电池。更具体地，本发明涉及一种正极活性材料，其特征在于，包括由多个初级粒子形成并包含镍、钴及锰中的至少两种的次级粒子，镍、钴及锰中的至少一种在所述初级粒子中具有浓度梯度。

本申请是申请日为2013年6月10日、申请号为201380041902.3、发明名称为“用于锂二次电池的正极活性材料前体，由其制造的正极活性材料，以及包括该材料的锂二次电池”(PCT/KR2013/005084，进入国家阶段日期2015年2月6日)之申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于锂二次电池的正极活性材料前体，由其制造的正极活性材料，以及包括该材料的锂二次电池。更具体的，涉及用于锂二次电池的以次级粒子形式的正极活性材料前体，锂复合氧化物，包括几种过渡金属且通过聚集多个具有不同的a轴方向长度与c轴方向长度比的初级粒子形成，其中组成次级粒子的初级粒子的a轴方向长度与c轴方向长度比从次级粒子的中心到表面渐增；正极活性材料；以及包括该材料的锂二次电池。

背景技术

最近，根据电子工业、电子设备和通信装置的微型化、减重和高性能的快速进步，极大地需求作为产品的电源供应的二次电池的性能的改善。满足这些需求的二次电池可以是锂二次电池，锂二次电池可主要分类为使用硫基材料作为正极活性材料的锂硫电池和使用锂化过渡金属氧化物作为正极活性材料的锂离子电池。

正极活性材料为对锂二次电池的电池性能和安全起最重要作用的材料，它可以是氧属化合物。例如，复合金属氧化物诸如LiCoO₂，LiMn₂O₄，LiNiO₂，LiNi_1-xCo_xO₂(0＜x＜1)和LiMnO₂正被研究。这个正极活性材料被混入导电材料例如炭黑、粘合剂和溶剂来制备正极活性材料浆料组合物，然后所述组合物被涂覆于薄金属板例如铝箔用作锂离子二次电池的正极。

在正极活性材料中，锰基正极活性材料例如LiMn₂O₄和LiMnO₂为受到关注的材料因为其容易合成、便宜且环保，但具有容量小的缺点。钴基正极活性材料例如LiCoO₂表现出好的电导性能、高电池电压和优异的电极特性，但具有昂贵的缺点。

为了克服钴基正极活性材料例如LiCoO₂的缺点，最近，发展高容量电池的研究在活跃的进行中。此外，与移动领域例如移动电话相比较，个人电脑、电动工具领域例如电动工具和电动驱动领域例如电动摩托车和电动助力自行车对于电源具有较大的负荷波动，且还持续的长时间使用。据此，需要高输出和高容量的电源。

一般而言，高容量和高输出是对立的性能，且难以兼容。例如，无水固体电解质电池例如锂离子二次电池作为典型的高容量型二次电池可持续的长时间放电是因为大约0.2C的较低的负荷。因此，它主要用作移动领域和类似领域的电源，但在低负载下的每单位电极面积的电流密度仅为0.01A/cm²。为此，高容量型无水电解质电池不适于用作在需要以高电流放电的电力驱动领域的高负荷电源，在所述领域中电流密度为0.1A/cm²甚至更多，例如电动摩托车和电动助力自行车。

此外，在电力领域，高电流的脉冲放电性能由于电源的频繁的开/关而变得重要，但通过用于移动领域和类似领域的高容量型无水电解质电池不能获得足够的脉冲放电能力。另一方面，高电流放电通过高输出型电源电容器和类似物是可能的，但由于非常小的容量长期持续的放电较难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明目的在于提供用于锂二次电池的正极活性材料前体，其具有新颖的结构，通过控制组成次级粒子的初级粒子的形状和在初级粒子中的金属离子的浓度梯度得到高容量，以及使用所述前体制造的正极活性材料。