钴氧化物、锂钴氧化物、制备它们的方法、和锂二次电池技术

钴氧化物、锂钴氧化物、制备它们的方法、和锂二次电池，其中所述钴氧化物包括具有约25MPa‑约50MPa的颗粒强度的颗粒，具有约14μm‑约18μm的粒径D10，且具有小于约15μm的在粒径D90与粒径D10之间的粒径差。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用将2015年4月28日在韩国知识产权局提交且题为“用于锂二次电池的钴氧化物、由钴氧化物形成的用于锂二次电池的锂钴氧化物、制造钴氧化物的方法、和包括包含锂钴氧化物的正极的锂二次电池”的韩国专利申请No.10-2015-0059634全部通过参考引入本文中。
实施方式涉及用于锂二次电池的钴氧化物、由所述钴氧化物形成的用于锂二次电池的锂钴氧化物、制造所述钴氧化物的方法、和包括包含所述锂钴氧化物的正极的锂二次电池。
技术介绍
锂二次电池由于其高的电压容量和高的能量密度而可用在多种领域中。例如，用于电动车(例如HEV和PHEV)中的锂二次电池可具有优异的容量用于充入或放出大量的电力，并且可具有在高温下运行的能力。
技术实现思路
实施方式涉及用于锂二次电池的钴氧化物、由所述钴氧化物形成的用于锂二次电池的锂钴氧化物、制造所述钴氧化物的方法、和包括包含所述锂钴氧化物的正极的锂二次电池。所述实施方式可通过提供用于锂二次电池的钴氧化物实现，其中所述钴氧化物包括具有约25MPa-约50MPa的颗粒强度的颗粒，具有约14μm-约18μm的粒径D10，且具有小于约15μm的在粒径D90与粒径D10之间的粒径差。所述钴氧化物可具有约18.4μm-约19μm的平均粒径D50。所述钴氧化物可具有约26μm-约28μm的粒径D90。所述在粒径D90与粒径D10之间的粒径差可为约10μm-约12μm。所述实施方式可通过提供用于锂二次电池的锂钴氧化物实现，其中所述锂钴氧化物具有在约3.8g/cc-约3.97g/cc范围内的混合密度，且所述锂钴氧化物包括由式1表示的锂钴氧化物：[式1]LiaCobOc其中，在式1中，a、b、和c满足以下关系：0.9≤a≤1.1，0.98≤b≤1.00，和1.9≤c≤2.1。所述锂钴氧化物包括进一步包含如下的至少一种的锂钴氧化物：镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钛(Ti)、锆(Zr)、硼(B)、铝(Al)、和氟(F)。所述锂钴氧化物的平均粒径D50可为约5μm-约20μm。所述实施方式可通过如下实现：提供制备根据实施方式的锂钴氧化物的方法，所述方法包括：提供钴氧化物；和在约900℃-约1,100℃范围内的温度下热处理所述钴氧化物和锂前体的混合物，其中所述钴氧化物包括具有约25MPa-约50MPa的颗粒强度的颗粒，具有约14μm-约18μm的粒径D10，且具有小于约15μm的在粒径D90与粒径D10之间的粒径差。提供钴氧化物可包括：通过使钴前体、沉淀剂、和螯合剂的混合物共沉淀而制备氢氧化钴；干燥所述氢氧化钴；和在约800℃-约850℃的温度下热处理经干燥的氢氧化钴。热处理经干燥的氢氧化钴可在氧化性气氛下进行。热处理所述混合物可在氧化性气氛下进行。所述实施方式可通过如下实现：提供包括正极的锂二次电池，所述正极包括根据实施方式的锂钴氧化物。附图说明通过参照附图详细地描述示例性实施方式，特征对于本领域技术人员将是明晰的，其中：图1说明根据示例性实施方式的锂二次电池的示意图；图2A和2B说明显示在实施例1中制备的钴氧化物在不同的放大倍率水平下的扫描电子显微镜(SEM)图像；图3A和3B说明显示在对比例1中制备的钴氧化物在不同的放大倍率水平下的SEM图像；图4A和4B说明显示在实施例1中制备的钴氧化物的光学显微镜图像，所述图像是在进行混合器试验之后获得的；图5A和5B说明显示在对比例1中制备的钴氧化物的光学显微镜图像，所述图像是在进行混合器试验之后获得的；图6说明显示对在实施例1和对比例1中制备的钴氧化物的粒径分布分析的结果的图；图7A和7B说明显示在实施例1中制备的锂钴氧化物的SEM图像；图8A和8B说明显示在对比例1中制备的锂钴氧化物的SEM图像；图9说明显示在制造实施例1中制造的硬币半电池的根据容量的电压变化的图；和图10说明显示在制造对比例1中制造的硬币半电池的根据容量的电压变化的图。具体实施方式现在将在下文中参照附图更充分地描述实例实施方式；然而，它们可以不同的形式体现并且不应解释为限于本文中阐明的实施方式。相反，这些实施方式被提供使得本公开内容将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达示例性实施。在附图中，为了说明的清楚，可放大层和区域的尺寸。还将理解，当一个层或元件被称为“在”另外的层或元件“上”时，其可直接在所述另外的层或元件上，或者还可存在中间层。另外，还将理解，当一个层被称为“在”两个层“之间”时，其可为所述两个层之间的唯一的层，或者还可存在一个或多个中间层。相同的附图标记始终指的是相同的元件。在下文中，将根据示例性实施方式详细地描述锂钴复合氧化物或锂钴氧化物及其前体、制备所述锂钴氧化物及其前体的方法、和包括包含所述锂钴氧化物的正极的锂二次电池。所述实施方式可提供用于锂二次电池的钴氧化物(Co3O4)例如钴(II，III)氧化物材料、颗粒、或成分。例如，所述钴氧化物可包括钴氧化物颗粒或者由钴氧化物颗粒组成。所述钴氧化物中的钴氧化物的颗粒可具有约25MPa-约50MPa的颗粒强度。所述钴氧化物可具有例如约14μm-约18μm的粒径D10。所述钴氧化物可具有粒径D90。例如，粒径D10指的是所述钴氧化物
的累积体积为10％处的粒径，且粒径D90指的是所述钴氧化物的累积体积为90％处的粒径。在实施中，在粒径D90与粒径D10之间的粒径差可小于约15μm。本文中使用的术语“D50”、“D90”和“D10”分别指的是对应于在累积粒度分布曲线中基于颗粒的100％的总体积的从最小粒径起的50体积％、90体积％、和10体积％的粒径。例如，所述钴氧化物可包括不同尺寸的钴氧化物颗粒。锂钴氧化物可用作用于锂二次电池的正极活性物质。然而，根据对于通过固溶体硬化制备的锂二次电池的要求，已考虑了增加锂钴氧化物的容量的方法。在这点上，已考虑了锂钴氧化物的密度和球度。例如，锂钴氧化物可根据固态反应制备。在此情况下，可无法容易地控制颗粒形状。根据实施方式，钴氧化物可根据共沉淀方法制备。所述钴氧化物可具有大的颗粒强度和良好的粒径分布特性。因此，可通过使用所述钴氧化物制备具有良好的球度和混合密度特性的锂钴氧化物。所述钴氧化物可呈现出大的颗粒强度，在与锂前体例如碳酸锂混合时所述钴氧化物的球度可得以保持而不破坏，且通过使用所述钴氧化物制备的锂钴氧化物可因此不仅具有改善的球度和混合密度，而且具有改善的电化学性质。所述钴氧化物可具有例如约18.4μm-约19μm的平均粒径D50。所述钴氧化物可具有例如约26μm-约28μm的粒径D90。在实施中，在粒径D90和粒径D10之间的粒径差(即D90-D10)可小于15μm、例如约10μm-约12μm。当所述钴氧化物具有在以上范围内的粒径差时，所述钴氧化物可具有均匀的和窄的粒径分布。另一实施方式可提供用于锂二次电池的锂钴氧化物例如锂钴氧化物材料、颗粒、或成分。例如，所述锂钴氧化物可包括锂钴氧化物颗粒或者由锂钴氧化物颗粒组成。在实施中，所述锂钴氧化物可具有约3.8g/cc-约3.97g/cc的混合密度、例如约3.9g/cc-约3.95g/cc的混合密度。所述混合密度通过如下测量：将除集流体之外的电极组分(即活性物质、导电材料、粘结剂等)的重量除以本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于锂二次电池的钴氧化物，其中所述钴氧化物：包括具有25MPa‑50MPa的颗粒强度的颗粒，具有14μm‑18μm的粒径D10，且具有小于15μm的在粒径D90与粒径D10之间的粒径差。

【技术特征摘要】
2015.04.28 KR 10-2015-00596341.用于锂二次电池的钴氧化物，其中所述钴氧化物：包括具有25MPa-50MPa的颗粒强度的颗粒，具有14μm-18μm的粒径D10，且具有小于15μm的在粒径D90与粒径D10之间的粒径差。2.如权利要求1中所述的钴氧化物，其中所述钴氧化物具有18.4μm-19μm的平均粒径D50。3.如权利要求1中所述的钴氧化物，其中所述钴氧化物具有26μm-28μm的粒径D90。4.如权利要求1中所述的钴氧化物，其中所述在粒径D90与粒径D10之间的粒径差为10μm-12μm。5.用于锂二次电池的锂钴氧化物，其中：所述锂钴氧化物具有在3.8g/cc-3.97g/cc范围内的混合密度，且所述锂钴氧化物包括由式1表示的锂钴氧化物：[式1]LiaCobOc其中，在式1中，a、b、和c满足以下关系：0.9≤a≤1.1，0.98≤b≤1.00，和1.9≤c≤2.1。6.如权利要求5中所述的锂钴氧化物，其中所述锂钴氧化物包括进一步包含如下的至少一种的锂钴氧化物：镁(Mg)、钙(Ca)...

【专利技术属性】
技术研发人员：金志炫，权善英，朴晙皙，朴度炯，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR