正极活性物质的制备方法及其根据此方法制备的正极活性物质技术

本发明专利技术涉及一种正极活性物质的制备方法及其根据此方法制备的正极活性物质,更详细地说，是涉及一种用含巯基官能团的化合物溶液进行洗涤，在表面含有残硫，并且减少锂残留量的正极活性物质的制备方法及其根据此方法制备的正极活性物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性物质的制备方法及其根据此方法制备的正极活性物质
本专利技术涉及一种正极活性物质的制备方法及其根据此方法制备的正极活性物质,更详细地说，是涉及一种用含巯基官能团的化合物溶液进行洗涤，并且表面含有残硫、减少锂残留量的正极活性物质的制备方法及其根据此方法制备的正极活性物质。
技术介绍
电池通过在正极和负极上使用能够发生电化学反应的物质，从而产生电力。这些电池中具有代表性的例子有在正极及负极中锂离子根据嵌入/脱嵌时的化学势(chemicalpotential)的变化，从而产生电能的锂二次电池。上述锂二次电池是将能够进行锂离子的可逆嵌入/脱嵌的物质用作正极和负极的活性物质，并在上述正极和负极之间填充有机电解液或聚合物电解液，从而制备得到。锂二次电池使用锂复合金属化合物作为正极活性物质，制备锂复合氧化物的方法通常包括制备过渡金属前驱体，并将所述过度金属前驱体与锂化合物混合后，对所述混合物进行烧成的步骤。关于锂复合氧化物，目前对复合金属氧化物进行研究，例如有LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiMnO2等。所述提及的锂复合氧化物中，LiCoO2具有优越的寿命特性和充放电效率，因而目前使用最多，但存在缺点，比如结构稳定性下降，以及由于作为原料使用的钴的有限来源之故较昂贵，因此价格竞争力受到限制等。锂锰氧化物如LiMnO2、LiMn2O4等具有热稳定性优异、价格低廉的优点，但存在容量小，高温特性差的问题。另外，LiNiO2系正极活性物质虽然具有高放电容量的电池特性，但因Li和过渡金属之间的阳离子混合(cationmixing)问题而合成非常困难，从而输出(rate)特性方面存在着较大问题。而且，由于Ni含量为65％以上的镍富系统(Nirichsystem)是低温反应，因此有以LiOH、Li2CO3形态存在于正极活性物质表面的锂残留量反而较高的问题。这种残留锂即未反应的LiOH和Li2CO3在电池中与电解液等反应，引起气体的产生及膨胀现象，从而导致高温安全性严重下降的问题。另外，在制备极板前混合浆料时，未反应LiOH由于粘度高而导致凝胶化。
技术实现思路
技术问题为解决上述以往技术的问题，本专利技术的目的是提供一种减少锂残留量的新型正极活性物质的制备方法。另外，本专利技术的目的是提供一种通过本专利技术的正极活性物质的制备方法制备的正极活性物质。技术方案为解决上述的课题，本专利技术提供一种正极活性物质的制备方法，包括以下步骤：第1步骤，制备由下述化学式1至2组成的组中选择的正极活性物质：＜化学式1＞Lix1Ni1-y1M1y1O2-αXα＜化学式2＞Lix1Ni1-y2-z2Coy2M2z2O2-αXα(在所述化学式1以及化学式2中，0.9≤x1≤1.3、0≤y1≤0.4、0≤y2≤0.4、0≤z2≤0.4、0≤y2+z2≤0.4、0≤α≤2；M1和M2为选自Al、Ni、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、Zn、W、Zr、B、Ba、Sc、Cu、Ti、Co和稀土元素以及它们的组合中的一种以上元素；X为选自由O、F、S和P组成的群中的元素。)；第2步骤，用含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质；以及第3步骤，进行干燥。本专利技术的正极活性物质的制备方法，其特征在于，用所述含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质的第2步骤，其包括以下步骤：第2-1步骤，向反应器中投入蒸馏水和所述含巯基官能团的化合物，从而制备含巯基官能团的溶液；第2-2步骤，将反应器内部温度保持在5℃至50℃；以及第2-3步骤，将正极活性物质投入反应器中进行搅拌。本专利技术的正极活性物质的制备方法，其特征在于，所述含巯基官能团的化合物选自由以下组成的组中：2-噻唑啉-2-硫醇、5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、1，3，4-噻二唑-2，5-二硫醇、2，5-二甲基呋喃-3-硫醇、(1，2，4)噻二唑-3，5-二硫醇、1-苯基-1氢-四唑-5-硫醇、4-甲基-4氢-1，2，4-三唑-3-硫醇、5-甲基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、二硫代乙醇、s-三嗪-2，4，6-三硫醇、7-甲基-2，6，8-三巯基嘌呤和4，5-二氨基-2，6-二巯基嘧啶。本专利技术的正极活性物质的制备方法，其特征在于，在向反应器中投入蒸馏水和所述含巯基官能团的化合物来制备含巯基官能团的化合物溶液的所述第2-1步骤中，将所述含巯基官能团的化合物按每100重量份蒸馏水加入0.01至10重量份的比例混合。本专利技术的正极活性物质的制备方法，其特征在于，用所述含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质的第2步骤，其包括以下步骤：第2-4步骤，将所述正极活性物质涂布于过滤元件；以及第2-5步骤，通过使所述含巯基官能团的溶液透过含有所述正极活性物质的过滤元件，进行洗涤。本专利技术的正极活性物质的制备方法，其特征在于，用所述含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质的第2步骤，其包括以下步骤：第2-1步骤，向反应器中投入蒸馏水和所述含巯基官能团的化合物，从而制备含巯基官能团的溶液；第2-2步骤，将反应器内部温度保持在5℃至50℃；第2-3步骤，将正极活性物质投入反应器中进行搅拌；第2-4-1步骤，将所述第2-3步骤中制得的洗涤后的正极活性物质涂布于过滤元件；以及第2-5-1步骤，通过使所述含巯基官能团的溶液透过含有所述正极活性物质的过滤元件，进行洗涤。本专利技术的正极活性物质的制备方法中，用所述含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质的方法，如上所述地，可以用以下方式：将含巯基官能团的化合物溶液加入反应器中，并向其中投入正极活性物质进行搅拌；此外有压滤机方式，即将正极活性物质制成过滤器形式后，例如用加压的方式使所述含巯基官能团的化合物溶液透过。本专利技术的正极活性物质的制备方法，其特征在于，用所述含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质的第2步骤，其包括以下步骤：第2-4步骤，将所述正极活性物质涂布于过滤元件；第2-5步骤，通过使所述含巯基官能团的溶液透过含有所述正极活性物质的过滤元件，进行洗涤；第2-6步骤，向反应器中投入蒸馏水和所述含巯基官能团的化合物，从而制备含巯基官能团的溶液；第2-7步骤，将反应器内部温度保持在5℃至50℃；以及第2-8步骤，将所述第2-5步骤中洗涤得到的正极活性物质投入反应器中，进行搅拌。即，本专利技术的正极活性物质的制备方法中，在用所述含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质的步骤中，以下方式皆可用：将所述正极活性物质投入所述含巯基官能团的化合物溶液中搅拌，进行第一次洗涤后，将所述洗涤后的正极活性物质涂布于过滤元件，用压滤机方式使溶液透过而进行第二次洗涤；或者，将正极活性物质涂布于过滤元件，用压滤机方式使溶液透过而进行第一次洗涤后，将洗涤后的正极活性物质和含巯基官能团的化合物溶液一同投入反应器中，进行第二次洗涤。另外，根据需要，还可进行多次洗涤。本专利技术的正极活性物质的制备方法，其特征在于，在进行干燥的所述第3步骤中，将所述正极活性物质在50℃至400℃温度下干燥1小时至20小时。本专利技术的正极活性物质的制备方法，其特征在于，所述正极活性物质在正极活性物质的粒子内部的至少一部分包含浓度梯度部，在该浓度梯度部中，选自由所述Ni、Co、M1和M2组成的组中的一种以上元素的浓度从粒子中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极活性物质的制备方法，包括以下步骤：第1步骤，制备由下述化学式1至2组成的组中选择的正极活性物质：＜化学式1＞Lix1Ni1‑y1M1y1O2‑αXα＜化学式2＞Lix1Ni1‑y2‑z2Coy2M2z2O2‑αXα(在所述化学式1以及化学式2中，0.9≤x1≤1.3、0≤y1≤0.4、0≤y2≤0.4、0≤z2≤0.4、0≤y2+z2≤0.4、0≤α≤2；M1以及M2为由Al、Ni、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、Zn、W、Zr、B、Ba、Sc、Cu、Ti、Co以及稀土元素以及它们的组合中选择的一种以上元素；X为选自由O、F、S和P组成的群中的元素。)；第2步骤，将所述正极活性物质用含巯基官能团的化合物溶液洗涤；以及第3步骤，进行干燥。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.31 KR 10-2015-0190675;2016.12.22 KR 10-2011.一种正极活性物质的制备方法，包括以下步骤：第1步骤，制备由下述化学式1至2组成的组中选择的正极活性物质：＜化学式1＞Lix1Ni1-y1M1y1O2-αXα＜化学式2＞Lix1Ni1-y2-z2Coy2M2z2O2-αXα(在所述化学式1以及化学式2中，0.9≤x1≤1.3、0≤y1≤0.4、0≤y2≤0.4、0≤z2≤0.4、0≤y2+z2≤0.4、0≤α≤2；M1以及M2为由Al、Ni、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、Zn、W、Zr、B、Ba、Sc、Cu、Ti、Co以及稀土元素以及它们的组合中选择的一种以上元素；X为选自由O、F、S和P组成的群中的元素。)；第2步骤，将所述正极活性物质用含巯基官能团的化合物溶液洗涤；以及第3步骤，进行干燥。2.根据权利要求1所述的正极活性物质的制备方法，其中，用含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质的第2步骤，其包括以下步骤：第2-1步骤，向反应器中投入蒸馏水以及所述含巯基官能团的化合物，制备含巯基官能团的溶液；第2-2步骤，将反应器内部温度保持在5℃至50℃；以及第2-3步骤，将正极活性物质投入反应器中进行搅拌。3.根据权利要求1所述的正极活性物质的制备方法，其中，所述含巯基官能团的化合物由以下组成的组群中选择：2-噻唑啉-2-硫醇、5-氨基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、1，3，4-噻二唑-2，5-二硫醇、2，5-二甲基呋喃-3-硫醇、(1，2，4)噻二唑-3，5-二硫醇、1-苯基-1氢-四唑-5-硫醇、4-甲基-4氢-1，2，4-三唑-3-硫醇、5-甲基-1，3，4-噻二唑-2-硫醇、二硫代乙醇、s-三嗪-2，4，6-三硫醇、7-甲基-2，6，8-三巯基嘌呤和4，5-二氨基-2，6-二巯基嘧啶。4.根据权利要求2所述的正极活性物质的制备方法，其中，在向反应器中投入蒸馏水和所述含巯基官能团的化合物来制备含巯基官能团的化合物溶液的所述第2-1步骤中，将所述含巯基官能团的化合物按每100重量份蒸馏水加入0.01至10重量份的比例混合。5.根据权利要求1所述的正极活性物质的制备方法，其中，用所述含巯基官能团的化合物溶液洗涤所述正极活性物质的第2步骤，其包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢亨周，田石用，崔文豪，尹振暻，金同希，
申请(专利权)人：ECOPROBM有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR