用于锂二次电池的基于镍的活性材料、制备其的方法、和包括包含其的正极的锂二次电池技术

公开了用于锂二次电池的基于镍的活性材料、制备其的方法、和包括包含其的正极的锂二次电池，所述基于镍的活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒具有拥有径向排列的结构的外部部分和拥有不规则的多孔结构的内部部分，其中所述二次颗粒的内部部分具有比所述二次颗粒的外部部分大的孔尺寸。

A nickel based active material for a lithium two battery, a method for preparing the same, and a lithium two battery including a positive electrode containing it

For the nickel active material, its preparation method and lithium secondary battery two contains the anode including lithium based two battery is disclosed, the active material of nickel particles including two based on the two part of the internal external part with particles having radially arranged structure and has a porous structure the irregular, the inner part of the two particles with pore size than the outside of the two part of the large particles.

【技术实现步骤摘要】
用于锂二次电池的基于镍的活性材料、制备其的方法、和包括包含其的正极的锂二次电池对相关申请的交叉引用本申请要求在韩国知识产权局于2016年7月20日提交的韩国专利申请No.10-2016-0092244和2016年11月30日提交的韩国专利申请No.10-2016-0162292的优先权和权益，将其各自的全部内容引入本文中作为参考。
本公开内容的实施方式的一个或多个方面涉及用于锂二次电池的基于镍的(镍基)活性材料、制备其的方法、和包括包含所述基于镍的活性材料的正极的锂二次电池。
技术介绍
随着便携式电子装置和通讯装置的发展，对于具有高的能量密度的锂二次电池的开发存在高度需要。锂镍锰钴复合氧化物、锂钴氧化物等可在锂二次电池中用作正极活性材料。然而，当使用这样的正极活性材料时，由于随着重复充电/放电循环在一次活性材料颗粒中的裂纹的产生，锂二次电池的寿命可降低。结果，电池电阻可增加且电池容量特性可不为令人满意的。因此，在正极活性材料方面的改善是合乎需要的。
技术实现思路
本公开内容的实施方式的一个或多个方面涉及用于锂二次电池的基于镍的活性材料和制备所述基于镍的活性材料的方法，所述锂二次电池由于在充电/放电循环期间裂纹形成的抑制或减少而具有改善的寿命和降低的电池电阻。本公开内容的实施方式的一个或多个方面涉及包括包含所述基于镍的活性材料的正极的锂二次电池，所述锂二次电池呈现改善的单元电池(cell)性能。额外的方面将部分地在随后的描述中阐明，且部分地将由该描述明晰，或者可通过所呈现的实施方式的实践获悉。本公开内容的一个或多个实例实施方式提供用于锂二次电池的基于镍的活性材料，其包括二次颗粒，所述二次颗粒具有拥有径向排列的结构的外部部分和拥有不规则的多孔结构的内部部分，其中所述二次颗粒的内部部分具有比所述二次颗粒的外部部分大的孔尺寸。本公开内容的一个或多个实例实施方式提供制备所述用于锂二次电池的基于镍的活性材料的方法，其包括：在氧化性气氛中在约600℃-约800℃的温度下对锂前体和金属氢氧化物的混合物进行第一热处理。在一些实施方式中，所述方法可进一步包括，在进行第一热处理之后，在氧化性气氛中在约700℃-约900℃的温度下对所述混合物进行第二热处理，其中所述第二热处理在比所述第一热处理高的温度下进行。本公开内容的一个或多个实例实施方式提供锂二次电池，其包括：包含所述基于镍的活性材料的正极、负极、以及在所述正极和所述负极之间的电解质。附图说明由结合附图考虑的实例实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，其中：图1A为显示片(板)颗粒形状(A)、(B)和(C)的示意图；图1B为说明如用于描述根据本公开内容的实施方式的基于镍的活性材料的二次颗粒的术语“径向排列”和“径向型”的图；图1C为根据本公开内容的实施方式的用于锂二次电池的基于镍的活性材料的二次颗粒的横截面示意图，包括显示单个片状一次颗粒的透视图的插图；图1D为显示根据本公开内容的实施方式的基于镍的活性材料的制备过程的图；图2为包括包含根据本公开内容的实施方式的基于镍的活性材料的正极的锂二次电池的示意图；图3A-3C为根据实施例1制备的基于镍的活性材料的二次颗粒A的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像；图3D-3E分别为根据实施例1制备的基于镍的活性材料的二次颗粒B的横截面和外表面的SEM图像；图3F-3G和3H分别为根据对比例1制备的基于镍的活性材料的颗粒的横截面和外表面的SEM图像；图3I-3J为根据对比例2制备的基于镍的活性材料的SEM图像；图3K-3L分别为根据对比例5和6制备的基于镍的活性材料的SEM图像；图4A-4D为将对于根据实施例1和对比例1制备的基于镍的活性材料的分别与(003)、(104)、(018)和(110)面的反射对应的X-射线衍射(XRD)峰的半宽度(FWHM)值(以度计)进行比较的图；图5为显示根据实施例3和对比例3制备的硬币单元电池的电压-容量充电/放电曲线的图；图6为显示根据实施例3和对比例3制备的硬币单元电池的相对于充电/放电循环次数的放电容量的变化的图；图7为显示相对于圆片化(造球，pelletizing)压力的根据实施例1和对比例1制备的基于镍的正极活性材料的二次颗粒的粉末的电导率的图；图8为显示根据实施例3和4以及对比例3和4制备的硬币单元电池的相对于开路电压(例如，作为荷电(充电)状态的替代)的锂扩散速率的变化的图；图9A-9B为根据实施例1制备的基于镍的活性材料的二次颗粒B的SEM图像；图9C-9D为根据实施例1制备的基于镍的活性材料的二次颗粒B的横截面的SEM图像；图10为显示根据实施例3以及对比例3和4制备的硬币单元电池的相对于在高温(45℃)下循环之后的循环次数的放电容量的变化的图；图11为在对根据实施例3以及对比例3和4制备的硬币单元电池进行关于图10描述的高温寿命测试之后，所述硬币单元电池的阻抗(奈奎斯特，Nyquist)图；图12A为根据实施例1制备的基于镍的活性材料的二次颗粒的表面的SEM图像，其中对构成所述二次颗粒的片状一次颗粒各自关于它们的平面方向和厚度方向进行分析；图12B为根据实施例1制备的基于镍的活性材料的二次颗粒的横截面的SEM图像，其中对构成所述二次颗粒的片状一次颗粒各自关于它们的平面方向和厚度方向进行分析；图13A-13C为显示如在图12A中所测量的根据实施例1制备的基于镍的活性材料的二次颗粒的表面处，构成所述二次颗粒的片型一次颗粒分别在所述片型一次颗粒的长度、厚度、和长度对厚度比率方面的尺寸分布的图；图13D-13F为显示如在图12B中所测量的根据实施例1制备的基于镍的活性材料的二次颗粒的横截面处，构成所述二次颗粒的片型一次颗粒分别在所述片型一次颗粒的长度、厚度、和长度对厚度比率方面的尺寸分布的图；图14A为根据实施例1制备的基于镍的活性材料(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)的二次颗粒B的横截面的SEM图像，和图14B为根据实施例2制备的基于镍的活性材料(LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2)的二次颗粒B的横截面的SEM图像。具体实施方式现在将对实施方式更详细地进行介绍，在附图中关于用于锂二次电池的基于镍的活性材料、制备所述基于镍的活性材料的方法、包括所述基于镍的活性材料的正极、和包括所述正极的锂二次电池说明所述实施方式的实例，其中相同的附图标记始终指相同的元件且可不提供其重复描述。在这点上，本实施方式可具有不同的形式并且不应被解释为限于本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施方式以说明本描述的方面。如本文中所使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和全部组合。表述例如“……的至少一个(种)”、“之一”、“选自”、“选自……的至少一个(种)”、和“选自……之一”当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表且不修饰所述列表的单独要素。本公开内容的实施方式的一个或多个方面提供用于锂二次电池的基于镍的活性材料，所述基于镍的活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒具有包括以径向结构排列的多个一次颗粒的外部部分、和具有不规则的多孔结构的内部部分，其中所述二次颗粒的内部部分具有比所述二次颗粒的外部部分大的孔尺寸。术语“一次颗粒”在本文中以其技术公本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于锂二次电池的基于镍的活性材料，所述基于镍的活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒具有拥有径向排列的结构的外部部分和拥有不规则的多孔结构的内部部分，所述二次颗粒的内部部分具有比所述二次颗粒的外部部分大的孔尺寸。

【技术特征摘要】
2016.07.20 KR 10-2016-0092244;2016.11.30 KR 10-2011.用于锂二次电池的基于镍的活性材料，所述基于镍的活性材料包括二次颗粒，所述二次颗粒具有拥有径向排列的结构的外部部分和拥有不规则的多孔结构的内部部分，所述二次颗粒的内部部分具有比所述二次颗粒的外部部分大的孔尺寸。2.如权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述二次颗粒的内部部分的孔尺寸为150nm-1μm，和所述二次颗粒的外部部分的孔尺寸小于150nm。3.如权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述二次颗粒进一步包括朝向所述二次颗粒的内部部分的中心的具有小于150nm的尺寸的开孔。4.如权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述基于镍的活性材料包括具有在径向方向上排列的长轴的片颗粒。5.如权利要求4所述的基于镍的活性材料，其中所述片颗粒具有150nm-500nm的平均长度和100nm-200nm的平均厚度，和所述平均厚度对所述平均长度的比率为1:2-1:5。6.如权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述基于镍的活性材料为由式1表示的活性材料：式1Lia(Ni1-x-y-zCoxMnyMz)O2其中，在式1中，M为选自硼(B)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锆(Zr)、和铝(Al)的元素，和a、x、y和z满足以下关系：0.95≤a≤1.3，x≤(1-x-y-z)，y≤(1-x-y-z)，z≤(1-x-y-z)，0<x<1，0≤y<1，和0≤z<1。7.如权利要求6所述的基于镍的活性材料，其中，在式1中，a、x、y和z满足以下关系：0.95≤a≤1.3，0<x≤0.33，0≤y≤0.5，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟珉，金志允，尹弼相，张东圭，赵广焕，玄章鉐，金珍和，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR