阳极活性物质及包含其的二次电池制造技术

本发明专利技术涉及锂复合金属氧化物及其的制备方法，更详细地，涉及包含具有六方形结晶结构的一次粒子和具有至少一个立方形结晶结构的一次粒子的锂复合金属氧化物及其的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阳极活性物质及包含其的二次电池
本专利技术涉及阳极活性物质及包含其的二次电池，更详细地，涉及包含多个一次粒子凝集的二次粒子，多个一次粒子具有不同的结晶结构的阳极活性物质及包含其的二次电池。
技术介绍
锂二次电池的能量密度及输出密度等优秀，对小型、轻量化有效，因此，作为笔记本电脑、电话及手持摄像机等的编写设备的电源，需求日益增长。并且，锂二次电池为电动汽车或电力的负载均衡等的电源，最近，作为混合动力汽车用电源的需求急剧增加。尤其，在电动汽车用途中，需要低成本、安全性、寿命(尤其，高温条件下)、负荷特性优秀的锂电池，需求在材料方面的改良。在构成锂二次电池的材料中，阳极活性物质材料可使用可去除或插入锂离子的功能的物质。这些阳极活性物质材料存在多种，分别具有特性。并且，作为用于改善性能的共同问题，可提高负荷特性，从而及其需要材料方面的改良。并且，需要低成本、安全性、寿命(尤其，高温化)优秀、性能均衡良好的材料。当前，锂二次电池用阳极活性物质材料为具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物、层状锂镍复合氧化物、层状锂钴复合氧化物。使用这些含锂复合氧化物的锂二次电池均在特性方面存在优点和缺点。即，具有尖晶石结构的锂锰复合氧化物的成本低廉且合成比较简单，作为电池的安全性优秀，另一方面，容量低，高温特性(循环、保存)低等。层状锂镍复合氧化物的容量高、高温特性优秀，另一方面，很难合成，且作为电池的安全性降低，在保管顾成中也需要注意。层状锂钴复合氧化物的合成简单，电池性能均衡优秀，因此，作为便携式设备用电源广泛使用，但是，安全性不充分且高成本。在这种状况下，作为克服或最大限度降低这些阳极活性物质材料所持有的缺点，并且，电池性能均衡优秀的活性物质材料的有利候补，提出具有层状结构的锂镍锰钴复合氧化物。尤其，最近，需求低成本化需求、高电压化需求、安全化需求高，均和对应任何幽囚的阳极活性物质材料。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题技术问题本专利技术所要解决的一技术问题在于，提供高可靠性的阳极活性物质及包含其的二次电池。本专利技术所要解决的再一技术问题在于，提供高容量的阳极活性物质及包含其的二次电池。本专利技术所要解决的另一技术问题在于，提供稳定性得到提高的阳极活性物质及包含其的二次电池。本专利技术所要解决的还有一技术问题在于，提供充电放电特性得到提高的阳极活性物质及包含其的二次电池。本专利技术所要解决的又一技术问题在于，提供长寿命的阳极活性物质及包含其的二次电池。本专利技术所要解决的又一技术问题在于，提供包含六方形(hexagonal)结晶结构的一次粒子和具有至少一个立方形(cubic)结构的一次粒子的新结构的锂负荷金属氧化物。本专利技术所要解决的技术问题并不局限于上述问题。技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供阳极活性物质。根据一实施例，上述阳极活性物质包含：多个一次粒子，包含具有在Ni、Co及Mn中的至少一种的金属；以及二次粒子，由上述多个一次粒子凝集而成，上述多个一次粒子由相同的物质形成，并具有不同的结晶结构(crystalstructure)。根据一实施例，上述多个一次粒子包含：第一类型粒子(firsttypeparticle)，具有六方形(hexagonal)结晶结构；以及第二类型粒子，具有立方形(cubic)结晶结构。根据一实施例，与上述第二类型粒子相比，上述第一类型粒子的长度相对长。根据一实施例，通过从上述二次粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部的方向来定义上述第一类型粒子及上述第二类型粒子的长度。根据一实施例，在上述二次粒子内，上述第一类型粒子的比率大于上述第二类型粒子的比率。根据一实施例，在上述二次粒子内，上述第二类型粒子的比率大于上述第一类型粒子的比率。根据一实施例，从上述二次粒子的中心部向上述二次粒子的表面部方向，金属的浓度发生变化。根据一实施例，上述二次粒子包括：浓度维持部，用于使金属的浓度恒定；以及浓度梯度部，包围上述浓度维持部，沿着从上述二次粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部的方向，金属的浓度发生变化。根据一实施例，上述二次粒子包括：第一浓度梯度部，沿着从上述二次粒子的中心部向上述二次粒子的表面部方向，金属的浓度按第一倾斜度发生变化；以及第二浓度梯度部，沿着从上述第二粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部的方向，金属的浓度按不同于第一倾斜度的第二倾斜度发生变化。根据一实施例，上述阳极活性物质包含：多个一次粒子，包含具有在Ni、Co及Mn中的至少一种的金属；以及二次粒子，由上述多个一次粒子凝集而成，上述多个一次粒子包含：多个第一类型粒子，从上述二次粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部延伸；以及多个第二类型粒子，配置于上述多个第一类型粒子之间，具有不同于上述第一类型粒子的结晶结构。根据一实施例，上述第一类型粒子的结晶结构包括a轴及c轴，上述第一类型粒子的a轴方向的长度大于上述第一类型粒子的c轴方向的长度，上述第一类型粒子的a轴从上述二次粒子的上述中心部向上述二次粒子的上述表面部延伸。为了解决上述技术问题，本专利技术提供锂复合金属氧化物。根据一实施例，包含过过渡金属，由多个一次粒子集合而成的二次粒子形成的锂复合金属氧化物，上述一次粒子包括具有结晶结构的一次粒子以及具有至少一种的立方形结晶结构的一粒子。根据一实施例，上述一次粒子具有从二次粒子的中心部，以放射形形态从二次粒子的表面配向而成的结晶结构。根据一实施例，具有上述立方形结构的一次粒子中，阳离子被层叠的{1、1、1}面具有从二次粒子的中心朝向二次粒子的表面配向而呈的放射形形态的结晶结构。根据一实施例，具有上述六方形结晶结构的一次粒子在(a、b)层上部面的方向以放射形形态从二次粒子的中心部朝向二次粒子的表面配向且使c层上部面的方向沿着二次粒子的切线方向(tangentialdirection)配向而成的结晶结构。根据一实施例，在整体粒子内的镍的比率越增加，整体粒子中的具有上述立方形结构的一次粒子的比率越增加。为了解决上述技术问题，本专利技术提供二次电池。根据一实施例，上述二次电池包括：阳极，包含阳极活性物质或复合金属氧化物；阴极；以及电解质，配置于上述阳极及上述阴极之间。有益效果本专利技术实施例的阳极活性物质可包括多个一次粒子凝集的二次粒子。上述多个一次粒子可包括具有第一结晶结构的第一类型粒子及与上述第一结晶结构不同的第二结晶结构的第二类型粒子。通过具有由具有不同的结晶结构的上述多个一次粒子凝集的上述二次粒子的阳极活性物质，二次电池的热、机械、化学稳定性得到改善，充电放电特性得到提高。附图说明图1及图2为用于说明包含本专利技术实施例的多个一次粒子凝集而成的二次粒子的阳极活性物质的图。图3及图4为用于说明包含本专利技术实施例的金属浓度梯度的二次粒子的阳极活性物质的图。图5a及图5b为用于说明通过本专利技术实施例1制备的阳极活性物质的结晶结构的投射电子显微镜衍射图。图6为用于说明通过本专利技术实施例5制备的阳极活性物质结晶结构的透射电子显微镜衍射图。图7为用于说明通过实施例8制备的阳极活性物质的结晶结构的投射电子显微镜照片及投射电子显微镜衍射图。图8为用于说明通过本专利技术实施例9制备的阳极活性物质的结晶结构的投射电子显微镜照片及投射电子显微镜衍射图。图9、图10a及图10b为用于说明通过本专利技术实施例10制造的阳极活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳极活性物质，其特征在于，包含：多个一次粒子，包含具有Ni、Co及Mn中的至少一种的金属；以及二次粒子，由上述多个一次粒子凝集而成，上述多个一次粒子由相同的物质形成，并具有不同的结晶结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.02 KR 10-2015-00163591.一种阳极活性物质，其特征在于，包含：多个一次粒子，包含具有Ni、Co及Mn中的至少一种的金属；以及二次粒子，由上述多个一次粒子凝集而成，上述多个一次粒子由相同的物质形成，并具有不同的结晶结构。2.根据权利要求1所述的阳极活性物质，其特征在于，上述多个一次粒子包含：第一类型粒子，具有六方形结晶结构；以及第二类型粒子，具有立方形结晶结构。3.根据权利要求2所述的阳极活性物质，其特征在于，与上述第二类型粒子相比，上述第一类型粒子的长度相对长。4.根据权利要求3所述的阳极活性物质，其特征在于，通过从上述二次粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部的方向来定义上述第一类型粒子及上述第二类型粒子的长度。5.根据权利要求2所述的阳极活性物质，其特征在于，在上述二次粒子内，上述第一类型粒子的比率大于上述第二类型粒子的比率。6.根据权利要求2所述的阳极活性物质，其特征在于，在上述二次粒子内，上述第二类型粒子的比率大于上述第一类型粒子的比率。7.根据权利要求1所述的阳极活性物质，其特征在于，沿着从上述二次粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部的方向，金属的浓度发生变化。8.根据权利要求1所述的阳极活性物质，其特征在于，上述二次粒子包括：浓度维持部，使金属的浓度恒定；以及浓度梯度部，包围上述浓度维持部，沿着从上述二次粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部的方向，金属的浓度发生变化。9.根据权利要求1所述的阳极活性物质，其特征在于，上述二次粒子包括：第一浓度梯度部，沿着从上述二次粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部的方向，金属的浓度按第一倾斜度发生变化；以及第二浓度梯度部，沿着从上述二次粒子的中心部朝向上述二次粒子的表面部的方向，金属的浓度按不同于第一倾斜度的第二倾斜度发生变化。10.一种阳极活性物质，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴长昱，宣良国，尹钟升，朴康浚，李应周，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，能原材公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR