本发明专利技术涉及一种八面体结构的锂锰基正极活性材料的制备方法、通过上述制备方法制备的八面体结构的锂锰基正极活性材料以及包含该正极活性材料的正极和锂二次电池，该方法包括将锰原料、含掺杂元素M1的原料(其中，该掺杂元素M1是选自由Mg、Al、Li、Zn、B、W、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ru、Cu、Cd、Ag、Y、Sc、Ga、In、As、Sb、Pt、Au和Si组成的组中的至少一种元素)和锂原料混合，并在氧气气氛下烧结该混合物以制备具有八面体结构并掺杂有掺杂元素M1的锂锰氧化物，其中，该烧结包括在400℃至700℃下进行第一烧结3小时至10小时，并且在700℃至900℃下进行第二烧结10小时至20小时。结10小时至20小时。结10小时至20小时。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】八面体结构的锂锰基正极活性材料以及包含其的正极和锂二次电池
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年11月30日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
‑
2018
‑
0152274的优先权，通过援引将其公开内容完整并入本文。
[0003]本专利技术涉及一种锂二次电池用正极活性材料，以及包含该正极活性材料的正极和锂二次电池。具体而言，本专利技术涉及一种通过改善Mn溶出而具有优异的高温寿命特性的八面体结构的锂锰基正极活性材料，以及包含该正极活性材料的正极和锂二次电池。
技术介绍
[0004]随着对于移动设备的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求显著增加。在这些二次电池中，具有高能量密度、高电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经商品化并被广泛使用。
[0005]已经使用锂过渡金属复合氧化物作为锂二次电池的正极活性材料，并且在这些氧化物中，已主要使用了具有高工作电压和优异容量特性的锂钴复合金属氧化物，例如LiCoO2。然而，由于LiCoO2具有非常差的热特性(由脱锂所导致的不稳定晶体结构造成)且价格昂贵，因此在使用大量LiCoO2作为诸如电动车辆等应用的电源方面存在局限性。
[0006]作为替代LiCoO2的材料，已经开发出锂锰基氧化物(LiMnO2或LiMn2O4)、磷酸铁锂化合物(LiFePO4等)或锂镍复合金属氧化物(LiNiO2等)。在这些材料中，锂锰基氧化物的优点在于其热稳定性和输出特性优异并且价格低廉，但是锂锰基氧化物的局限性在于，在充电和放电期间发生由Mn
3+
引起的结构变形(Jahn
‑
Teller变形)，并且由于在高温下与电解质溶液反应而形成的HF导致锰(Mn)溶出，因此使性能迅速劣化。
[0007]因此，需要开发一种正极活性材料，其中可以通过抑制锂锰基氧化物的Mn溶出而以低成本制备具有优异高温特性的二次电池。
技术实现思路
[0008][技术问题][0009]本专利技术的一个方面提供一种八面体结构的锂锰基正极活性材料，其中通过抑制锰(Mn)的溶出而具有优异的高温寿命特性。
[0010]本专利技术的另一方面提供一种锂二次电池用正极，其通过包含所述正极活性材料而可以实现优异的高温存储特性和寿命特性。
[0011]本专利技术的另一方面提供一种锂二次电池，其中通过包含本专利技术的正极而具有优异的高温存储特性和高温寿命特性。
[0012][技术方案][0013]根据本专利技术的一个方面，提供了一种八面体结构的锂锰基正极活性材料的制备方
法，其包括：将锰原料、含掺杂元素M1的原料(其中，所述掺杂元素M1是选自由镁(Mg)、铝(Al)、锂(Li)、锌(Zn)、硼(B)、钨(W)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、铬(Cr)、钒(V)、钌(Ru)、铜(Cu)、镉(Cd)、银(Ag)、钇(Y)、钪(Sc)、镓(Ga)、铟(In)、砷(As)、锑(Sb)、铂(Pt)、金(Au)和硅(Si)组成的组中的至少一种元素)和锂原料混合，并在氧气气氛下烧结该混合物以制备具有八面体结构并掺杂有掺杂元素M1的锂锰氧化物，其中，所述烧结包括在400℃至700℃下进行第一烧结3小时至10小时，并且在700℃至900℃下进行第二烧结10小时至20小时。
[0014]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种八面体结构的锂锰基正极活性材料，其包括：由式1表示的掺杂有掺杂元素M1的锂锰氧化物，其中，所述锂锰氧化物具有八面体结构。
[0015][式1][0016]Li
1+a
Mn2‑
b
M
1b
O4‑
c
A
c
[0017]在式1中，
[0018]M1是选自由Mg、Al、Li、Zn、B、W、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ru、Cu、Cd、Ag、Y、Sc、Ga、In、As、Sb、Pt、Au和Si组成的组中的至少一种元素，A是选自由氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)和硫(S)组成的组中的至少一种元素，0≤a≤0.2，0.05≤b≤0.3，并且0≤c≤0.1。
[0019]根据本专利技术的另一方面，提供了一种正极，其包括正极集流体和形成在所述正极集流体上的正极活性材料层，其中，所述正极活性材料层包括本专利技术的八面体结构的锂锰基正极活性材料。
[0020]根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂二次电池，其包括本专利技术的正极。
[0021][有益效果][0022]根据本专利技术，由于通过用特定量的掺杂元素M1掺杂锂锰氧化物来控制锂锰氧化物颗粒的形状，因此可以降低与电解质溶液的反应性。因此，可以抑制由于锂锰氧化物与电解质溶液的反应而引起的锰溶出，结果，该锂锰氧化物与常规锂锰氧化物相比具有更好的高温寿命特性。
附图说明
[0023]本说明书所附的以下附图通过实例示出了本专利技术的优选实施例，并且与下面给出的本专利技术的详细描述一起使本专利技术的技术构思能够得到进一步理解，因此，本专利技术不应当仅用这些附图中的内容来解释。
[0024]图1至图7是分别在本专利技术的实施例1和2以及比较例1至5中制备的锂锰氧化物的扫描电子显微镜(SEM)图像；
[0025]图8是示出本专利技术的实施例1和2以及比较例1至5中制备的锂锰氧化物在100％充电状态(SOC)下的锰溶出量的图；并且
[0026]图9是示出本专利技术的实施例1和2以及比较例1至5中制备的二次电池的高温(45℃)存储期间的容量特性的图。
具体实施方式
[0027]在下文中，将更详细地描述本专利技术。
[0028]应理解的是，在本说明书和权利要求中使用的词语或术语不应被解释为常用词典中定义的含义，并且应进一步理解的是，应该基于专利技术人可以适当地定义词语或术语的含
义以最佳地解释本专利技术的原则，将词语或术语解释为具有与其在相关技术语境中的含义和本专利技术的技术构思一致的含义。
[0029]本说明书中的平均粒径(D
50
)可以定义为累积粒径分布中50％处的粒径，并且可以使用激光衍射法来测量。具体而言，关于平均粒径(D
50
)，将目标颗粒分散在分散介质中，然后将分散介质引入到商用激光衍射粒度测量仪(例如，Microtrac MT 3000)中，并且用频率为约28kHz且输出为60W的超声波照射，然后可以计算测量仪的颗粒数目分布中50％处的平均粒径(D
50
)。
[0030]而且，在本说明书中，除非另有说明，否则表述“％”表示重量％。
[0031]制备正极活性材料的方法
[0032]首先，将描述本专利技术的八面体结构的锂锰基正极活性材料的制备方法。
[0033]具体而言，该方法包括：将锰原料、含掺杂元素M1的原料(其中，所述掺杂元素M1是选自由镁(Mg)、铝(Al)、锂(Li)、锌(Zn)、硼(B)、钨(W)、镍(Ni)、钴(本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种八面体结构的锂锰基正极活性材料的制备方法，所述方法包括：将锰原料、含掺杂元素M1的原料和锂原料混合，并在氧气气氛下烧结该混合物以制备具有八面体结构并掺杂有掺杂元素M1的锂锰氧化物，其中，所述掺杂元素M1是选自由镁(Mg)、铝(Al)、锂(Li)、锌(Zn)、硼(B)、钨(W)、镍(Ni)、钴(Co)、铁(Fe)、铬(Cr)、钒(V)、钌(Ru)、铜(Cu)、镉(Cd)、银(Ag)、钇(Y)、钪(Sc)、镓(Ga)、铟(In)、砷(As)、锑(Sb)、铂(Pt)、金(Au)和硅(Si)组成的组中的至少一种元素，其中，所述烧结包括：在400℃至700℃下进行第一烧结3小时至10小时，和在700℃至900℃下进行第二烧结10小时至20小时。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述锂锰氧化物由式1表示：[式1]Li
1+a
Mn2‑
b
M
1b
O4‑
c
A
c
其中，在式1中，M1是选自由Mg、Al、Li、Zn、B、W、Ni、Co、Fe、Cr、V、Ru、Cu、Cd、Ag、Y、Sc、Ga、In、As、Sb、Pt、Au和Si组成的组中的至少一种元素，A是选自由氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、砹(At)和硫(S)组成的组中的至少一种元素，0≤a≤0.2，0.05≤b≤0.3，并且0≤c≤0.1。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述锰原料、所述含掺杂元素M1的原料和所述锂原料的混合量使得Mn:M1:Li的摩尔比为1.7:0.3:1至1.99:0.01:1.2。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述含掺杂元素M1的原料包含选自Mg和Al中的至少一种。5.一种八面体结构的锂...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢恩帅，郑王谟，姜玟锡，李尚昱，白韶螺，王文秀，
申请(专利权)人：株式会社LG新能源，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。