阳极活性物质前体、其制造方法及阳极活性物质技术

本发明专利技术提供阳极活性物质前体、其制造方法及阳极活性物质,所述阳极活性物质前体是包含复合过渡金属氢氧化物系和复合过渡金属氧化物系的导电性阳极活性物质前体,所述二次电池用阳极活性物质由上述前体制造。在本发明专利技术中，通过提供比表面积大、粉体的电导率得到提高的包含复合过渡金属氧化物系和氢氧化物系的阳极活性物质前体，能够提高具备由上述前体制造的阳极活性物质的二次电池的输出特性。

Anode active material precursor, its manufacturing method and anode active material

The present invention provides an anode active material precursor, its manufacturing method and anode active material of the anode active material precursor is the conductivity of the anode active material precursor containing transition metal hydroxide composite and composite transition metal oxide, the two battery anode active material produced from the precursor. In the invention, by providing a large surface area, improve the conductivity of powder containing composite transition metal oxides and hydroxides of anode active material precursor, can improve the output characteristics by having secondary battery anode active material of the precursor for making the.

【技术实现步骤摘要】
阳极活性物质前体、其制造方法及阳极活性物质
本专利技术涉及具有高比表面积和优异的电导率特性的新型阳极活性物质前体及其制造方法、通过包含上述前体而改善了电导率和输出特性的二次电池用阳极活性物质。
技术介绍
近年来，实际情况是，随着电子设备的小型化，需要高容量的二次电池，与镍镉电池、镍氢电池相比能量密度高的锂二次电池尤其受到关注。作为锂二次电池的阳极活性物质，主要使用含锂钴氧化物(LiCoO2)，除此以外，也考虑使用层状晶体结构的LiMnO2、尖晶石晶体结构的LiMn2O4等含锂锰氧化物和作为含锂镍氧化物的LiNiO2。上述阳极活性物质中，虽然LiCoO2因寿命特性和充放电效率而使用最多，但由于容量小且用作原料的钴的资源限制而导致价格高，因此在像电动车等一样的中大型电池领域作为动力源而大量使用时在价格竞争力方面存在局限。关于LiMnO2、LiMn2O4等锂锰氧化物，虽然用作原料的锰具有资源丰富而廉价、环保、热稳定性优异的优点，但存在容量小，高温特性和循环特性等差的问题。为了克服这样的缺点，作为二次电池的阳极活性物质，富镍体系(Nirichsystem)的需求开始逐步增多。这样的富镍体系的活性物质具有实现高容量的优异的优点，然而出现与电解液反应导致的电池性能的裂化现象。另一方面，上述锂复合过渡金属氧化物系阳极活性物质一般利用具有绝缘体性质的复合过渡金属前体和锂前体且通过固相合成法制造。由于这样制造的阳极活性物质的电导率不高，因此以其自身提高电池的输出特性时存在局限。为了解决该问题，使用过导电性高的导电材料作为阳极成分，此外也提高过现有导电材料的使用量，在该情况下，会减少导电材料的使用量那么多的阳极活性物质的使用量，因此一定会导致电池的容量降低。因而，实际情况是，迫切需要开发在提高阳极活性物质自身的导电性的同时，能够提高锂二次电池的电化学性能的新构成的阳极活性物质。
技术实现思路
所要解决的课题本专利技术是为了解决如上所述的以往技术的问题而提出的，其目的在于，提供一种具有优异的导电性和高比表面积的新型阳极活性物质前体及其制造方法，从而代替以往绝缘性复合过渡金属前体的使用。此外，本专利技术的另一目的在于，提供由上述导电性阳极活性物质前体和锂前体制造而能够发挥电池的高输出特性的二次电池用阳极活性物质。解决课题的方法为了实现上述目的，本专利技术提供包含复合过渡金属氢氧化物和复合过渡金属氧化物，并且电导率为0.01～0.1mS/cm范围的阳极活性物质前体。根据本专利技术的优选的一例，上述阳极活性物质前体的根据氮气吸附BET法测定的比表面积可以为50～200m2/g的范围。此外，上述阳极活性物质前体在表面存在大量微孔(microporous)，小于10nm的气孔体积以粒子重量计可以为1×10-3～5×10-2cm3/g·nm的范围。在本专利技术中，上述复合过渡金属氢氧化物和复合过渡金属氧化物优选彼此混在一起，或为固溶体(solidsolution)形态。在本专利技术中，上述阳极活性物质前体优选由下述化学式1表示。[化学式1](MOx)A·(M(OH)2)B上述式中，M是NiaCobM’c，M’是选自由碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、15族元素、16族元素、17族元素、过渡金属和稀土元素组成的组中的一种以上，1≤x≤1.5，0.6≤a<1.0，0≤b≤0.4，0≤c≤0.4，a+b+c＝1，并且A+B＝1，0.5≤A<1.0，0<B≤0.5。上述化学式1中，M’优选为选自由Al、Mn、Zr、W、Ti、Mg、Sr、Ba、Ce、Hf、F、P、S、La和Y构成的组中的一种以上。此外，A优选为0.6以上且小于1.0，B优选为大于0且0.4以下。并且，本专利技术提供包含上述阳极活性物质前体和锂前体而制造的阳极活性物质。在本专利技术中，上述阳极活性物质优选全部过渡金属中镍(Ni)含量为60％以上，电导率为18～40mS/cm的范围。进一步，本专利技术提供上述化学式1所表示的阳极活性物质前体的制造方法。更具体而言，上述制造方法可以包括将下述化学式2所表示的复合过渡金属氢氧化物(Hydroxide)以200～500℃的温度进行0.5～10小时的热处理的步骤。[化学式2]M(OH)2上述式中，M是NiaCobM’c，M’是选自由碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、15族元素、16族元素、17族元素、过渡金属和稀土元素组成的组中的一种以上，0.6≤a<1.0，0≤b≤0.4，0≤c≤0.4，a+b+c＝1。在本专利技术中，根据上述化学式1的复合过渡金属氧化物(A)和复合过渡金属氢氧化物(B)的比率可以如下调节：(i)热处理时氧的浓度；(ii)使用氧化剂；或(iii)应用(i)和(ii)这两者。专利技术效果在本专利技术中，通过使用具有高比表面积和优异的导电性的新型阳极活性物质前体代替以往用作阳极活性物质前体的绝缘性复合过渡金属前体，能够提高由此制造的阳极活性物质的导电性，从而改善电池的高输出特性。附图说明图1是表示实施例1中制造的阳极活性物质前体的X射线衍射分析(XRD)结果的图表。图2是表示实施例1和比较例1中制造的阳极活性物质前体的气孔分布的图表。具体实施方式以下，详细说明本专利技术。本专利技术的特征在于，使用电导率得到提高且比表面积大的新型复合过渡金属前体作为阳极活性物质前体(precursor)来代替以往绝缘性复合过渡金属前体。更具体而言，本专利技术中使以往通过共沉淀工序制造的氢氧化物系复合过渡金属前体经由热处理工序。在经由这样的工序而制造的复合过渡金属前体中，作为反应物的复合过渡金属氢氧化物的一部分被氧化而产生复合过渡金属氧化物(oxide)，从而形成这样的氢氧化物系和氧化物系复合过渡金属前体彼此混在一起的结构。由此，氢氧化物系和氧化物系复合过渡金属前体混在一起的本专利技术的阳极活性物质前体与以往绝缘性前体不同，会表现出优异的导电性。因此，通过上述复合过渡金属前体和锂前体的固相反应而制造的阳极活性物质，其自身就可以表现出优异的导电性，因而能够有效提高具备其的二次电池的输出特性。特别是在本专利技术中，制造阳极时，即使不使用导电材料或使用比现有导电材料的使用量少的量，也能够表现出与包含以往导电材料的阳极同等的导电性。与此同时，由于能够增加所减少的导电材料的使用量那么些阳极活性物质的使用量，因此能够发挥电池的高容量特性。此外，上述阳极活性物质前体与以往复合过渡金属前体相比会使比表面积增加约10倍以上。由此，通过应用比表面积相对大的前体，能够使与锂前体的固相反应变得活跃，从而缩短这些前体间的反应时间，并且能够制造发挥高输出的阳极活性物质。尤其在镍含量高的高镍(High-Ni)系阳极活性物质的情况下，还能够减少高温长时间烧成过程中发生的阳离子混合(cationmixing)。<新型阳极活性物质前体及其制造方法>根据本专利技术的阳极活性物质前体的特征在于，同时包含氢氧化物系复合过渡金属前体和氧化物系复合过渡金属前体，从而不同于以往绝缘性，表现出导电性。更具体而言，上述阳极活性物质前体包含(a)复合过渡金属氢氧化物[M(OH)2]和(b)复合过渡金属氧化物[MOx]。上述复合过渡金属氢氧化物(a)和复合过渡金属氧化物(b)所包含的复合过渡金属成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳极活性物质前体，其特征在于，包含复合过渡金属氢氧化物和复合过渡金属氧化物，并且电导率为0.01～0.1mS/cm的范围。

【技术特征摘要】
2016.04.26 KR 10-2016-00510021.一种阳极活性物质前体，其特征在于，包含复合过渡金属氢氧化物和复合过渡金属氧化物，并且电导率为0.01～0.1mS/cm的范围。2.根据权利要求1所述的阳极活性物质前体，其特征在于，根据氮气吸附BET法测定的比表面积为50～200m2/g的范围。3.根据权利要求1所述的阳极活性物质前体，其特征在于，所述前体中，小于10nm的气孔体积以粒子重量计为1×10-3～5×10-2cm3/g·nm。4.根据权利要求1所述的阳极活性物质前体，其特征在于，所述复合过渡金属氢氧化物和复合过渡金属氧化物彼此混在一起或为固溶体形态。5.根据权利要求1所述的阳极活性物质前体，其特征在于，由下述化学式1表示：[化学式1](MOx)A·(M(OH)2)B所述式中，M是NiaCobM’c，M’是选自由碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、15族元素、16族元素、17族元素、过渡金属和稀土元素组成的组中的一种以上，1≤x≤1.5，0.6≤a<1.0，0≤b≤0.4，0≤c≤0.4，a+b+c＝1，并且A+B＝1，0.5≤A<1.0，0<B≤0.5。6.根据权利要求5所述的阳极活性物质前体，其特征在于，所述M’是选自由Al、Mn、Zr、W、Ti、Mg、Sr、Ba、Ce、Hf、F、P、S、La和Y构成的组中的一种以上。7.根据权利要求5所述的阳极活性物质前体，其特征在于，所述化学式1中，A为0.6以上且小于1.0，B为大于0且0.4以下。8.一种阳极活性物质，其使用权利要求1～7中任一项所述的阳极活性物质前体和锂前体而制造。9.根据权利要求8所述的阳极活性物质，其特征在于，全部过渡金属中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱熙，崔权永，潘盛皓，严浚浩，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：发明
国别省市：韩国,KR