用于锂二次电池的正极活性物质和包括其的锂二次电池制造技术

提供了用于锂二次电池的正极活性物质。根据本发明专利技术的实施方案，包括包含多个一次颗粒的锂

【技术实现步骤摘要】
用于锂二次电池的正极活性物质和包括其的锂二次电池


[0001]本专利技术涉及一种用于锂二次电池的正极活性物质和制造其的方法，更具体地，涉及一种基于锂金属氧化物的用于锂二次电池的正极活性物质和制造其的方法。

技术介绍

[0002]二次电池是可重复充电和放电的电池。随着信息通信和显示产业的飞速发展，二次电池已被广泛应用于各种便携式电讯电子设备，例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑等作为其电源。近来，还开发了包括二次电池的电池组并将其应用于例如混合动力车辆的环保汽车而作为其电源。
[0003]二次电池的实例可以包括锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。其中，锂二次电池的工作电压和每单位重量的能量密度高，并且在充电速度和重量轻方面具有优势，因此已经就此进行了锂二次电池的开发。
[0004]锂二次电池可以包括：包括正极、负极和隔膜(separator)的电极组件；和浸渍该电极组件的电解液。另外，锂二次电池可以进一步包括例如软包(pouch)形状的外壳，电极组件和电解液容纳于其中。
[0005]作为锂二次电池的正极的活性物质，可以使用锂
‑
过渡金属复合氧化物。锂
‑
过渡金属复合氧化物的实例可以包括镍基锂金属氧化物。
[0006]随着锂二次电池的应用范围的扩大，需要其具有更长寿命、高容量和操作稳定性。在用作正极活性物质的锂
‑
过渡金属复合氧化物中，当由于锂的沉淀等而导致化学结构不均匀时，可能难以实现具有所需容量和寿命的锂二次电池。另外，当锂
>‑
过渡金属复合氧化物结构在反复充电和放电期间发生变形或损坏时，寿命稳定性和容量保持(capacity maintenance)特性可能会降低。
[0007]例如，韩国专利登记公布第10
‑
0821523号公开了通过用水洗涤锂
‑
过渡金属复合氧化物去除锂盐杂质的方法，但是在充分去除杂质方面存在限制，并且在水洗工艺中对颗粒表面造成损伤。
[0008][现有技术文献][0009][专利文献][0010](专利文献)韩国专利登记公布第10
‑
0821523号

技术实现思路

[0011]本专利技术的一个目的是提供一种具有提高的操作稳定性和电化学特性的用于锂二次电池的正极活性物质，以及制造其的方法。
[0012]本专利技术的另一个目的是提供包括具有提高的操作稳定性和电化学特性的正极活性物质的锂二次电池。
[0013]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于锂二次电池的正极活性物质，其包括：包含多个一次颗粒的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒，其中该锂
‑
过渡金属
复合氧化物颗粒包括形成于一次颗粒之间的含锂
‑
硼的部分。
[0014]在一些实施方案中，一次颗粒可以具有由下式1表示的组成：
[0015][式1][0016]Li
a
Ni
x
M1‑
x
O
2+y
[0017](在式1中，a、x和y分别在0.9≤a≤1.2、0.5≤x≤0.99和
‑
0.1≤y≤0.1的范围内，并且M为选自Na、Mg、Ca、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Co、Fe、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ga、C、Si、Sn、Ba和Zr中的至少一种元素)。
[0018]在一些实施方案中，一次颗粒可以具有六方密堆积结构(hexagonal close
‑
packed structure)。
[0019]在一些实施方案中，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可以不具有具有立方结构的一次颗粒。
[0020]在一些实施方案中，含锂
‑
硼的部分可以具有无定形结构。
[0021]在一些实施方案中，通过透射电子显微镜
‑
电子能量损失能谱(TEM
‑
EELS)测得的一次颗粒的锂浓度和含锂
‑
硼的部分的锂浓度可以是相同的(uniform)。
[0022]在一些实施方案中，通过TEM
‑
EELS测得的含锂
‑
硼的部分的平均硼信号值可以是一次颗粒的平均硼信号值的1.2倍至2.5倍。
[0023]在一些实施方案中，基于锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的重量，包含在锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒中的总硼含量可以为200ppm至1100ppm。
[0024]在一些实施方案中，残留在锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒表面上的碳酸锂(Li2CO3)的含量可以为2500ppm以下，并且残留在锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒表面上的氢氧化锂(LiOH)的含量可以为2000ppm以下。
[0025]另外，根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制造用于锂二次电池的正极活性物质的方法，其包括：
[0026]制备初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒；将所述初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒与硼酸溶液混合；以及对混合后的初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒和硼酸溶液进行热处理，以制备包含多个一次颗粒和形成于一次颗粒之间的含锂
‑
硼的部分的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒。
[0027]在一些实施方案中，热处理可以在氧气氛下在200℃至400℃下进行。
[0028]在一些实施方案中，硼酸溶液可以包括溶剂和加入到该溶剂中以使该硼酸溶液饱和的硼酸(H3BO3)粉末。
[0029]在一些实施方案中，基于锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的总重量，硼酸溶液的加入量可以为3重量％至14重量％。
[0030]在一些实施方案中，在不进行水洗处理的情况下，可以将初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒与硼酸溶液混合。
[0031]此外，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：正极，该正极包括包含上述用于锂二次电池的正极活性物质的正极活性物质层；和与所述正极相对设置的负极。
[0032]根据本专利技术的实施方案的正极活性物质可以包括包含多个一次颗粒的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒，并且锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可以包括形成于一次颗粒之间的含
锂
‑
硼的部分。在这种情况下，位于锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒表面上的残留的锂可以与硼反应以转化为含锂
‑
硼的部分，从而可以提高初始容量特性和电池效率特性。
[0033]在一些实施方案中，一次颗粒的锂浓度可以属于预定范围内以与含锂
‑
硼的部分的锂浓度基本相同或相似。由此，锂离子可以平稳地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于锂二次电池的正极活性物质，其包括：包含多个一次颗粒的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒，其中所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒包含形成于一次颗粒之间的含锂
‑
硼的部分。2.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极活性物质，其中所述一次颗粒具有由下式1表示的组成：[式1]Li
a
Ni
x
M1‑
x
O
2+y
在式1中，a、x和y分别在0.9≤a≤1.2、0.5≤x≤0.99和
‑
0.1≤y≤0.1的范围内，并且M为选自Na、Mg、Ca、Y、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Co、Fe、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ga、C、Si、Sn、Ba和Zr中的至少一种元素。3.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极活性物质，其中所述一次颗粒具有六方密堆积结构。4.根据权利要求3所述的用于锂二次电池的正极活性物质，其中所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒不具有具有立方结构的一次颗粒。5.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极活性物质，其中所述含锂
‑
硼的部分具有无定形结构。6.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极活性物质，其中通过透射电子显微镜
‑
电子能量损失能谱(TEM
‑
EELS)测得的所述一次颗粒的锂浓度与所述含锂
‑
硼的部分的锂浓度是相同的。7.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极活性物质，其中通过TEM
‑
EELS测得的所述含锂
‑
硼的部分的平均硼信号值是所述一次颗粒的平均硼信号值的1.2倍至2.5倍。8.根据权利要求1所述的用于锂二次电池的正极活性物质，其中基于所述锂
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：金相墣，李泰景，卢美正，崔智勋，河东昱，
申请(专利权)人：SK新能源株式会社，
类型：发明
国别省市：