[发明专利]制造锂二次电池用正极活性材料的方法和由此制造的锂二次电池用正极活性材料

说明书

本发明涉及一种制造正极活性材料的方法、通过所述方法制造的正极活性材料、包含所述正极活性材料的正极和锂二次电池。所述方法包括：将锂过渡金属氧化物和中空结构的碳类材料进行混合以形成混合物；以及对所述混合物以机械方式进行处理以在所述锂过渡金属氧化物的表面上形成碳涂层，其中所述中空结构的碳类材料呈链状，并具有500m²/g以上的比表面积、1.0以上的石墨化度(I_D/I_G)和300mL/100g以上的DBP吸油量。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求基于2020年1月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0011338号的权益，通过引用将其公开内容以其全部内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种制造锂二次电池用正极活性材料的方法、通过所述制造方法制造的正极活性材料、包含所述正极活性材料的锂二次电池用正极以及锂二次电池。

背景技术

随着移动装置的技术发展和需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求快速增加。在这些二次电池中，具有高的能量密度和高电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经被商品化并被广泛使用。

已经使用锂过渡金属氧化物作为锂二次电池的正极活性材料。在这些锂过渡金属氧化物中，主要使用具有高工作电压和优异容量特性的锂-钴氧化物如LiCoO₂。然而，由于因脱锂引起的不稳定的晶体结构，LiCoO₂具有非常差的热性能，并且还价格昂贵。因此，在使用大量LiCoO₂作为用于诸如电动车辆等的领域中的电源方面存在限制。

作为替代LiCoO₂的材料，已经开发了锂锰复合金属氧化物(LiMnO₂、LiMn₂O₄等)、锂铁磷酸盐化合物(LiFePO₄等)或锂镍复合金属氧化物(LiNiO₂等)等。在上述材料中，已经积极地对由于具有约200mAh/g的高可逆容量而由此容易实现高容量电池的锂镍复合金属氧化物进行了研究和开发。然而，当与LiCoO₂相比时，LiNiO₂具有更低的热稳定性，并且存在的问题在于，当由于外部压力等而造成在充电状态下发生内部短路时，正极活性材料自身分解，从而引起电池的破裂和着火。因此，作为在保持LiNiO₂的优异可逆容量的同时改善LiNiO₂的低热稳定性的方法，已经开发了其中一部分镍被钴置换的LiNi_1-αCo_αO₂(α＝0.1至0.3)或其中一部分镍被Mn、Co或Al置换的锂-镍-钴金属氧化物。

然而，对于锂-镍-钴金属氧化物，由于钴的价格急剧上涨，所以已经对不含钴的贫Co正极材料或含有过量镍的富Ni正极材料在成本和能量密度方面积极地进行了研究。

另一方面，与通常使用的并且过量使用钴的富Co组合物相比，贫Co正极材料或富Ni正极材料具有正极活性材料的导电性低并且易于受潮的问题。为了解决上述问题，尝试使用沥青等在上述正极材料的表面上形成碳涂层。然而，在碳涂层的情况下，缺点在于应伴随用于碳化的高温热处理，并且当进行高温热处理时，表面上的碳元素与正极材料表面上的氧发生反应并被还原，这导致正极材料的氧化数发生较大变化，导致正极材料的性能劣化。

因此，需要开发一种正极活性材料，所述正极活性材料在不会因高温热处理工艺引起的正极材料表面的氧化数发生变化的条件下通过在所述正极活性材料的表面上形成薄且均匀的碳涂层而能够改善导电性和寿命特性。

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