用于锂二次电池的基于镍的活性材料、其制备方法和包括含其的正极的锂二次电池技术

提供用于锂二次电池的基于镍的活性材料、其制备方法和包括含其的正极的锂二次电池。所述基于镍的活性材料可包括二次粒子，所述二次粒子包括至少两个板状一次粒子的附聚物，其中所述二次粒子的至少部分具有其中所述板状一次粒子径向排布的结构，和所述二次粒子的外部的孔隙率大于所述二次粒子的内部的孔隙率。

【技术实现步骤摘要】
用于锂二次电池的基于镍的活性材料、其制备方法和包括含其的正极的锂二次电池相关申请的交叉引用本申请要求2016年11月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2016-0161955的权益，其公开内容通过引用全部并入本文中。
一个或多个实施方式涉及用于锂二次电池的基于镍的活性材料(活性物质)、制备基于镍的活性材料的方法和包括含基于镍的活性材料的正极的锂二次电池。
技术介绍
根据便携式电子设备和通讯设备的发展，对于具有高能量密度的锂二次电池的开发存在高的需求。锂二次电池的正极活性材料的实例可包括锂镍锰钴复合氧化物和锂钴氧化物。当使用所述正极活性材料时，由于随着充电和放电过程重复在正极活性材料中产生的裂纹，锂二次电池的长寿命劣化，阻抗升高，且电池的容量特性可达不到令人满意的水平。因此，需要在这些方面的改进。
技术实现思路
根据一个或多个实施方式，用于锂二次电池的基于镍的活性材料包括二次粒子，所述二次粒子包括至少两个板状一次粒子的附聚物，其中所述二次粒子的至少部分具有其中所述板状一次粒子径向(放射状)排布的结构，且所述二次粒子的外部(外部部分)的孔隙率大于所述二次粒子的内部(内部部分)的孔隙率。根据一个或多个实施方式，制备用于锂二次电池的基于镍的活性材料的方法包括：在氧化气氛下在650℃-800℃的范围内的温度下低温热处理锂前体和金属氢氧化物的混合物；和在氧化气氛下在800℃-1000℃的范围内的温度下高温热处理经低温热处理的混合物以制备所述基于镍的活性材料。根据一个或多个实施方式，锂二次电池包括：包括基于镍的活性材料的正极；负极；以及在所述正极和负极之间的电解质。附图说明图1A为显示板状一次粒子的形状的示意图；图1B是说明根据实施方式的用于锂二次电池的基于镍的活性材料的二次粒子中的径向排布的定义的图；图1C是根据实施方式的用于锂二次电池的基于镍的活性材料的横截面图；图2是根据实施方式的包括含用于锂二次电池的基于镍的活性材料的正极的锂二次电池的结构的示意图；图3A和3B是实施例1中制备的用于锂二次电池的基于镍的活性材料的扫描电子显微镜(SEM)图像；图4A和4B是对比例1中制备的基于镍的活性材料的SEM图像；图5A和5B是对比例2中制备的基于镍的活性材料的SEM图像；和图6是显示实施例2以及对比例3和4中制备的硬币单元电池中根据循环数的容量保持率(％)的变化的图。具体实施方式现在将详细介绍实施方式，其实例在附图中进行说明，其中相同的附图标记始终指代相同的要素。在这点上，本实施方式可具有不同的形式，并且不应该被解释为限于本文中阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施方式以解释本说明书的各方面。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任何和所有组合。表达如“至少一个(种)”当在要素列表之前时修饰整个要素列表并且不修饰所述要素的单独要素。参考参照附图详细描述的实例，一个或多个实施方式的优点和特征、及用于实现这些的方法将变得明晰。然而，本专利技术构思可以许多不同的形式体现并且不应该被解释为限于本文中阐述的示例性实施方式，且将理解，在精神和技术范围内的所有改变、等同物和替代物都包含在本专利技术构思中。提供这些实施方式使得本公开内容将本专利技术构思的范围充分地传达给本领域普通技术人员。在描述中，当认为其可不必要地(多余地)遮掩本专利技术构思的本质时，省略对相关技术的某些详细解释。本说明书中使用的术语仅用于描述具体实施方式，并不意图限制本专利技术构思。除非在上下文中具有清楚地不同的含义，否则以单数使用的表述包含复数的表述。在本说明书中，将理解，诸如“包括”、“具有”和“包含”的术语旨在表示在说明书中存在公开的特征、数字、步骤、动作、组分、部分或其组合，且不意图排除一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、组分、部件或其组合可存在或可被添加的可能性。尽管可使用诸如“第一”、“第二”等的术语来描述各种组分，但是这样的组分不必限于以上术语。以上术语仅用于将一个组分区别于另外的。下文中，参考附图，将描述根据示例性实施方式的用于锂二次电池的基于镍的活性材料、制备基于镍的活性材料的方法和包括含基于镍的活性材料的正极的锂二次电池。根据实施方式的一个方面，提供正极活性材料，其通过改善在充电/放电过程期间的锂扩散性(扩散率)而在充电/放电过程期间具有高的初始效率和容量。根据实施方式的另一方面，提供用于锂二次电池的基于镍的活性材料，其具有改进的容量和寿命，因为在充电/放电过程期间裂纹发生和电阻增加减少；以及制备所述基于镍的活性材料的方法。根据实施方式的另一方面，提供锂二次电池，其通过包括含基于镍的活性材料的正极而具有改进的单元电池性能。当使用根据实施方式的用于锂二次电池的基于镍的活性材料时，可制造具有改善的容量、效率和寿命特性的锂二次电池。根据实施方式，用于锂二次电池的基于镍的活性材料包括二次粒子，所述二次粒子包括至少两个板状一次粒子的附聚物，其中所述二次粒子的至少部分具有其中所述板状一次粒子径向排布的结构，和所述二次粒子的外部的孔隙率大于所述二次粒子的内部的孔隙率。例如，所述二次粒子可包括至少两个板状一次粒子的附聚物。在一个实施方式中，所述二次粒子的尺寸可在2μm至18μm、例如8μm至10μm的范围内、或者可为例如约9μm。所述二次粒子的尺寸在二次粒子为球形时表示二次粒子的平均直径，或者在二次粒子为椭圆形或棒状时是指所述二次粒子的纵轴(长轴)的长度。在这方面，二次粒子保持充分小到足以改善基于镍的活性材料的特性的尺寸。在一个实施方式中，二次粒子可包括其中板状一次粒子以径向排布结构排布的部分和其中板状一次粒子以不规则多孔结构排布的部分。如本文中使用的术语“不规则多孔结构”表示具有孔的结构，所述孔不具有规则的孔径(孔尺寸)或形状并且不具有均匀性。如本文中使用的，术语“板状一次粒子”可指具有小于纵轴的长度(在平面方向上)的厚度的粒子。如本文中使用的术语“纵轴长度”可指基于板状一次粒子的最大平面的最大长度。图1A是显示根据实施方式的板状一次粒子的形状的示意图。在图1A中，所述板状一次粒子的厚度t小于平面方向的长度a和b。平面方向长度a可比平面方向长度b长或与其相同。在所述板状一次粒子中，厚度t定义在其中的方向被称为“厚度方向”，且长度a和b包含在其中的方向被称为“平面方向”。在这点上，所述板状一次粒子指具有在一个轴方向(即，厚度方向)上的长度t小于在另一方向(即，平面方向)上的纵轴长度a的结构。如图1A中所示，所述板状一次粒子可具有多边形(诸如六边形)纳米板形状(A)、纳米圆盘形状(B)或长方体形状(C)。在一个实施方式中，二次粒子的外部的孔隙率可在5％至30％、或者例如6％至20％的范围内。在一个实施方式中，二次粒子的内部的孔隙率可为10％或更低、或者例如5％或更低。在一些实施方式中，二次粒子的内部的孔隙率可在0.000001％至5％的范围内。即，二次粒子的内部具有其中存在很少孔(几乎没有孔)的密实(紧密)结构。二次粒子的内部中的孔的孔径可小于200nm，例如150nm或更小，或者例如在10nm至120nm的范围内。二次粒子的外部中的孔的孔径可在150nm至550nm的范围内，或者例如在200nm至500nm的范围内。在这方本文档来自技高网...

【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粒子，所述二次粒子包括至少两个板状一次粒子的附聚物，其中所述二次粒子的至少部分具有其中所述板状一次粒子径向排布的结构，和所述二次粒子的外部具有大于所述二次粒子的内部的孔隙率的孔隙率。

【技术特征摘要】
2016.11.30 KR 10-2016-01619551.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粒子，所述二次粒子包括至少两个板状一次粒子的附聚物，其中所述二次粒子的至少部分具有其中所述板状一次粒子径向排布的结构，和所述二次粒子的外部具有大于所述二次粒子的内部的孔隙率的孔隙率。2.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述二次粒子的外部的孔隙率在5％至30％的范围内。3.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述二次粒子的内部的孔隙率为10％或更低。4.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述二次粒子的内部的孔径为150nm或更低，和所述二次粒子的外部的孔径在150nm至550nm的范围内。5.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述二次粒子的外部是离所述二次粒子的表面40长度％的区域，基于从所述二次粒子的中心到表面的总距离。6.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其包括其中所述板状一次粒子的纵轴径向排布的二次粒子。7.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述板状一次粒子具有在150nm至500nm范围内的平均长度和在100nm至200nm范围内的平均厚度，和所述平均厚度与所述平均长度之比在1:2至1:5的范围内。8.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是由式1表示的活性材料:式1Lia(Ni1-x-y-zCoxMnyMz)O2其中，在式1，M是选自硼(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；以及1.0≤a≤1.3，x≤(1-x-y-z)，y≤(1-x-y-z)，0<x<1，0≤y<1，和0≤z<1。9.权利要求8所述的基于镍的活性材料，其中1....

【专利技术属性】
技术研发人员：金志允，金钟珉，沈载玹，张东圭，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR