正极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池技术

本发明专利技术提供正极活性物质的制备方法。上述正极活性物质的制备方法包括：制备包含镍的正极活性物质前体的步骤；对上述正极活性物质前体和锂盐进行混合及烧成来制备正极活性物质一次粒子的步骤；通过干式混合包含氟的涂敷源及上述正极活性物质一次粒子来在上述正极活性物质粒子上形成包含氟的涂敷物质的步骤；以及对形成有上述涂敷物质的上述正极活性物质一次粒子进行热处理来制备正极活性物质粒子的步骤。

Positive active material, preparation method and lithium secondary battery containing it

The invention provides a preparation method of positive active material. The preparation method of the positive active material includes: the steps of preparing the precursor of the positive active material containing nickel; the steps of mixing and firing the precursor of the positive active material with lithium salt to prepare the primary particle of the positive active material; and the steps of forming fluorine-containing particles on the positive active material particles by dry mixing the coating source containing fluorine and the primary particle of the positive active material. The steps of coating material and heat treatment of the primary particle of the positive active material forming the above coating material to prepare the positive active material particles are described.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】正极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池
本专利技术涉及正极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池，更详细地，涉及包含氟的正极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池。
技术介绍
随着智能手机、MP3播放器、平板电脑等便携式移动电子设备的发展，对于可储存电能的二次电池的需求暴增。尤其，随着电动汽车、中大型能量储存系统及需要高能量密度的便携式设备的上市，对于锂二次电池的需求逐日增加。随着对于这种锂二次电池的需求的增加，进行着对于锂二次电池所使用的正极活性物质的研究开发。例如，在韩国专利公开公报10-2014-0119621(申请号10-2013-0150315)中公开了如下二次电池，即，利用锂过量正极活性物质制备用前体来调节在前体置换的金属的种类及组成，通过调节所添加的金属的种类及添加量来制备出具有高电压容量及长寿命特性的二次电池。
技术实现思路
技术问题本申请所要解决的一技术问题在于，提供高可靠性的正极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池。本申请所要解决的再一技术问题在于，提供高容量的正极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池。本申请所要解决的另一技术问题在于，提供长寿命的正极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池。本申请所要解决的还有一技术问题在于，提供热稳定性得到提高的正极活性物质、其制备方法及包含其的锂二次电池。本申请所要解决的技术问题并不局限于上述内容。技术方案用于解决上述技术问题的本申请提供正极活性物质。根据一实施例，上述正极活性物质的制备方法包括：制备包含镍的正极活性物质前体的步骤；对上述正极活性物质前体和锂盐进行混合及烧成来制备正极活性物质一次粒子(preliminarypositiveactiveMaterialparticle)的步骤；通过干式混合包含氟的涂敷源(coatingsource)及上述正极活性物质一次粒子来在上述正极活性物质粒子上形成包含氟的涂敷物质的步骤；以及对形成有上述涂敷物质的上述正极活性物质一次粒子进行热处理来制备正极活性物质粒子的步骤。根据一实施例，上述正极活性物质一次粒子的表面残留锂通过与上述涂敷源干式混合而减少。根据一实施例，上述正极活性物质粒子的表面残留锂少于与上述涂敷源干式混合的上述正极活性物质一次粒子的表面残留锂。根据一实施例，通过上述热处理，上述涂敷物质与上述正极活性物质一次粒子的表面残留锂进行反应来形成锂及氟的化合物。根据一实施例，上述正极活性物质前体还包含钴、锰或铝中的至少一种。根据一实施例，上述涂敷源包含NH4F或NH4HF2。根据一实施例，上述正极活性物质前体包含：第一部分，具有金属浓度梯度；以及第二部分，具有与上述第一部分的金属浓度梯度不同大小的金属浓度梯度。根据一实施例，上述正极活性物质前体在整个粒子中具有金属浓度梯度。根据一实施例，上述正极活性物质前体包括核部及包围上述核部的壳部，在上述核部及上述壳部中的至少一个具有金属浓度梯度。为了解决上述技术问题，本专利技术提供正极活性物质。根据一实施例，上述正极活性物质作为表面残留锂来包含LiOH及Li2CO3，Li2CO3的量少于LiOH。根据一实施例，上述正极活性物质还包含向上述正极活性物质粒子的表面提供且包含氟的涂敷物质。根据一实施例，上述涂敷物质包含锂及氟的化合物。根据一实施例，上述涂敷物质在上述正极活性物质粒子的上述表面上以膜(layer)形态或颗粒(particle)的形态提供。根据一实施例，在上述正极活性物质粒子的上述表面，随着靠近上述正极活性物质粒子的内部，氟的含量逐渐减少。根据一实施例，氟的含量小于5摩尔百分比。技术效果本专利技术实施例的正极活性物质制备方法包括：制备包含镍的正极活性物质前体的步骤；对上述正极活性物质前体和锂盐进行混合及烧成来制备正极活性物质一次粒子(preliminarypositiveactivematerialparticle)的步骤；通过干式混合包含氟的涂敷源(coatingsource)及上述正极活性物质一次粒子来在上述正极活性物质粒子上形成包含氟的涂敷物质的步骤；以及对形成有上述涂敷物质的上述正极活性物质一次粒子进行热处理来制备正极活性物质粒子的步骤。由此，包含上述正极活性物质粒子的锂二次电池的寿命特性、容量特性得到提高。附图说明图1为用于说明本专利技术实施例的正极活性物质的制备方法的流程图；图2为比较例1、实施例2及实施例5的正极活性物质粒子的XRD图表；图3为比较例1的正极活性物质粒子的SEM照片；图4及图5分别为将正极活性物质一次粒子与实施例2及实施例5的涂敷源和1时间球磨工序的多个正极活性物质的SEM照片及EDS匹配数据照片；图6及图7分别为将正极活性物质一次粒子与实施例2及实施例5的涂敷源进行10分中手动混合的多个正极活性物质的SEM及EDS匹配数据照片；图8为测定包含本专利技术实施例1至实施例5及比较例1的正极活性物质的二次电池的充电放电特性的图表；图9为测定包含本专利技术实施例1至实施例5及比较例1的正极活性物质的二次电池的寿命特性的图表；图10为测定包含本专利技术实施例2至实施例5及比较例1的正极活性物质的二次电池的寿命特性的图表；图11为测定本专利技术实施例8至10的正极活性物质的XPS的数据；图12为用于确定LiOH与NH4F的反应结果的图表；图13为用于确认Li2CO3与NH4F的反应结果的图表；图14为本专利技术实施例10的正极活性物质的TEM照片及EDS匹配数据照片；图15为本专利技术实施例10的正极活性物质的TEM照片；图16为测定包含本专利技术实施例6、实施例7及比较例2的正极活性物质的二次电池的充电放电特性的图表；图17为测定包含本专利技术实施例6、实施例7及比较例2的正极活性物质的二次电池的寿命特性的图表；图18为测定包含本专利技术实施例7及比较例2的正极活性物质的二次电池的充电放电特性的图表；图19为测定包含本专利技术实施例7及比较例2的正极活性物质的二次电池的寿命特性的图表；图20为测定包含本专利技术实施例11及比较例3的正极活性物质的二次电池的充电放电特性的图表；图21为测定包含本专利技术实施例11及比较例3的正极活性物质的二次电池的寿命特性的图表；图22为测定包含本专利技术实施例12及比较例4的正极活性物质的二次电池的充电放电特性的图表；图23为测定包含本专利技术实施例12及比较例4的正极活性物质的二次电池的寿命特性的图表；图24为测定包含本专利技术实施例13至17及比较例5的正极活性物质的二次电池的寿命特性的图表；图25为用于确定本专利技术实施例7的正极活性物质的金属溶出的图表；图26为用于确认本专利技术比较例2的正极活性物质的金属溶出的图表。具体实施方式以下，参照附图，详细说明本专利技术的优选实施例。但是，本专利技术的技术思想并不局限于在此说明的实施例，而是可以具体化成其他形态。反而，在此介绍的实施例用于使所公开的内容完整，并向本专利技术所属
的普通技术人员充分传递本专利技术的思想而提供。并且，在本说明书的多种实施例中，第一、第二、第三等的术语为了记述多种结构要素而使用，这些结构要素并不局限于上述术语。这些术语仅用于区分两种结构要素。因此，在一个实施例中的第一结构要素可以在其他实施例中被提及为第二结构要素。在此说明且例示的各个实施例也包括与此互补的实施例。并且，在本说明书中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极活性物质的制备方法，其特征在于，包括：制备包含镍的正极活性物质前体的步骤；对上述正极活性物质前体和锂盐进行混合及烧成来制备正极活性物质一次粒子的步骤；通过干式混合包含氟的涂敷源及上述正极活性物质一次粒子来在上述正极活性物质一次粒子上形成包含氟的涂敷物质的步骤；以及对形成有上述涂敷物质的上述正极活性物质一次粒子进行热处理来制备正极活性物质粒子的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.29 KR 10-2016-00525971.一种正极活性物质的制备方法，其特征在于，包括：制备包含镍的正极活性物质前体的步骤；对上述正极活性物质前体和锂盐进行混合及烧成来制备正极活性物质一次粒子的步骤；通过干式混合包含氟的涂敷源及上述正极活性物质一次粒子来在上述正极活性物质一次粒子上形成包含氟的涂敷物质的步骤；以及对形成有上述涂敷物质的上述正极活性物质一次粒子进行热处理来制备正极活性物质粒子的步骤。2.根据权利要求1所述的正极活性物质的制备方法，其特征在于，上述正极活性物质一次粒子的表面残留锂通过与上述涂敷源干式混合而减少。3.根据权利要求1所述的正极活性物质的制备方法，其特征在于，上述正极活性物质粒子的表面残留锂少于与上述涂敷源干式混合的上述正极活性物质一次粒子的表面残留锂。4.根据权利要求1所述的正极活性物质的制备方法，其特征在于，通过上述热处理，上述涂敷物质与上述正极活性物质一次粒子的表面残留锂进行反应来形成锂及氟的化合物。5.根据权利要求1所述的正极活性物质的制备方法，其特征在于，上述正极活性物质前体还包含钴、锰或铝中的至少一种。6.根据权利要求1所述的正极活性物质的制备方法，其特征在于，上述涂敷源包含NH4F或NH...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣良国，全道旭，金云赫，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR