锂二次电池用正极活性物质及包含该正极活性物质的锂二次电池制造技术

本发明专利技术的实施方案的锂二次电池用正极活性物质包含含有多个一次颗粒的锂

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池用正极活性物质及包含该正极活性物质的锂二次电池
[0001]本申请是申请日为2021年10月26日、中国专利申请号为202111249762.1且专利技术名称为“锂二次电池用正极活性物质及包含该正极活性物质的锂二次电池”的中国专利申请的分案申请，并且本申请要求享有申请号为KR10
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2021
‑
0052405的韩国申请的优先权。


[0002]本专利技术涉及一种锂二次电池用正极活性物质及制备该正极活性物质的方法。更详细地，涉及一种锂金属氧化物基锂二次电池用正极活性物质及制备该正极活性物质的方法。

技术介绍

[0003]二次电池是可以重复充电和放电的电池，随着信息通信和显示器产业的发展，二次电池被广泛用作如便携式摄像机、手机、笔记本电脑等便携式电子通信设备的电源。此外，近年来作为如混合动力汽车等环保汽车的电源，也正在开发并应用包含二次电池的电池组。
[0004]作为二次电池，例如可以列举锂二次电池、镍
‑
镉电池、镍
‑
氢电池等，其中，锂二次电池由于具有高的工作电压和每单位重量的能量密度，并且有利于充电速度和轻量化，因此正在积极地研究并开发。
[0005]锂二次电池可以包含电极组件和用于浸渍所述电极组件的电解液，其中，所述电极组件包含正极、负极和隔膜(分离膜)。所述锂二次电池例如还可以包含容纳所述电极组件和电解液的软包型外装材料。
[0006]锂二次电池的正极用活性物质可以使用锂
‑
过渡金属复合氧化物。作为所述锂
‑
过渡金属复合氧化物的实例，可以列举镍基锂金属氧化物。
[0007]随着锂二次电池的应用范围扩大，要求更长的寿命、更高的容量和工作稳定性。就用作所述正极用活性物质的锂
‑
过渡金属复合氧化物而言，由于锂的析出等导致化学结构的不均匀时，可能难以实现具有期望的容量和寿命的锂二次电池。此外，重复充
·
放电时导致锂
‑
过渡金属复合氧化物结构的变型和损坏时，可能会降低寿命稳定性和容量保持特性。
[0008]例如，韩国授权专利公报第10
‑
0821523号公开了一种通过用水洗涤锂
‑
过渡金属复合氧化物而去除锂盐杂质的方法，但在充分去除杂质的方面受到限制，并且在水洗工艺中可能会引起颗粒表面损坏。
[0009][现有技术文献][0010][专利文献][0011]韩国授权专利公报第10
‑
0821523号

技术实现思路

[0012]要解决的技术问题
[0013]本专利技术的一个技术问题是提供一种具有提高的工作稳定性和电化学特性的锂二次电池用正极活性物质及制备该正极活性物质的方法。
[0014]本专利技术的一个技术问题是提供一种具有提高的工作稳定性和电化学特性的锂二次电池。
[0015]技术方案
[0016]本专利技术的实施方案的锂二次电池用正极活性物质包含含有多个一次颗粒的锂
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过渡金属复合氧化物颗粒，并且所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒包含形成在所述一次颗粒之间的锂
‑
硫含有部。
[0017]在一些实施方案中，所述锂
‑
硫含有部可以具有单斜晶系(monoclinic)晶体结构。
[0018]在一些实施方案中，相对于所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的总重量，通过CS分析仪(碳硫分析仪，carbon
‑
sulfur analyzer)测量的所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒中包含的硫含量可以为2000
‑
7000ppm。
[0019]在一些实施方案中，通过能量色散X射线谱法(Energy Dispersive Spectroscopy，EDS)测量的所述锂
‑
硫含有部的硫信号的平均值可以大于通过所述EDS测量的所述一次颗粒内的硫信号的平均值。
[0020]在一些实施方案中，通过所述EDS测量的所述锂
‑
硫含有部的硫信号的平均值可以为通过所述EDS测量的所述一次颗粒内的硫信号的平均值的1.2
‑
3.8倍。
[0021]在一些实施方案中，所述锂
‑
硫含有部可以源自由以下结构式1表示的磺酰(sulfonyl)基化合物。
[0022][结构式1][0023][0024](在结构式1中，n为0≤n<3，R1和R2是O
‑
、NH2、NH
3+
、OH或可以被取代基取代的碳原子数为1至3的烃基，所述取代基包含卤素、氰基、羟基、磷酸基、羧基或其盐)。
[0025]在一些实施方案中，在所述结构式1中，R1和R2中包含的所述烃基可以被选自碳碳双键、
‑
O
‑
、
‑
S
‑
、
‑
CO
‑
、
‑
OCO
‑
、
‑
SO
‑
、
‑
CO
‑
O
‑
、
‑
OCO
‑
O
‑
、
‑
S
‑
CO
‑
、
‑
S
‑
CO
‑
O
‑
、
‑
CO
‑
NH
‑
、
‑
NH
‑
CO
‑
O
‑
、
‑
NR'
‑
、
‑
S
‑
S
‑
和
‑
SO2‑
中的至少一种取代或连接，R
’
可以是氢原子或碳原子数为1至3的烷基。
[0026]在一些实施方案中，所述磺酰基化合物可以包含以下化学式1至化学式3的化合物中的至少一种。
[0027][化学式1][0028][0029][化学式2][0030][0031][化学式3][0032][0033]在一些实施方案中，所述一次颗粒可以具有密排六方(hexagonal close
‑
packed)结构。
[0034]在一些实施方案中，相对于所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的总重量，残留在所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒表面的碳酸锂(Li2CO3)的含量可以为2500ppm以下，相对于所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的总重量，残留在所述锂
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过渡金属复合氧化物颗粒表面的氢氧化锂(LiOH)的含量可以为2000ppm以下。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其包括以下步骤：将过渡金属前体与锂前体进行反应，从而准备初步锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒；将所述初步锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒与包含由以下结构式1表示的磺酰基化合物的磺酰基化合物水溶液进行混合；以及对经混合的所述初步锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒和所述磺酰基化合物水溶液进行干燥及热处理，从而形成包含多个一次颗粒和形成在所述一次颗粒之间的锂
‑
硫含有部的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒，[结构式1]在结构式1中，n为0≤n<3，R1和R2是O
‑
、NH2、NH
3+
、OH或可以被取代基取代的碳原子数为1至3的烃基，所述取代基包含卤素、氰基、羟基、磷酸基、羧基或其盐。2.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，所述锂
‑
硫含有部具有单斜晶系晶体结构。3.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，相对于所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的总重量，通过碳硫分析仪测量的所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒中包含的硫含量为2000
‑
7000ppm。4.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，通过能量色散X射线谱法(EDS)测量的所述锂
‑
硫含有部的硫信号的平均值大于通过所述EDS测量的所述一次颗粒内的硫信号的平均值。5.根据权利要求4所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，通过所述EDS测量的所述锂
‑
硫含有部的硫信号的平均值为通过所述EDS测量的所述一次颗粒内的硫信号的平均值的1.2
‑
3.8倍。6.根据权利要求1所述的锂二次电池用正极活性物质的制备方法，其中，在所述结构式1中，R1和R2中包含的所述烃基被选自碳碳双键、
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O
‑
、
‑
S
‑
、
‑
CO
‑
、
‑
OCO
‑
、
‑
SO
‑
、
‑
CO
‑
O
‑
、
‑
OCO
‑
O
‑
、
‑
S
‑
CO
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金相墣，申相慧，朴相珉，李泰景，金明来，尹祯培，金直洙，崔智勋，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：