制造用于锂二次电池的正极活性物质的方法技术

本发明专利技术提供了一种制造用于锂二次电池的正极活性物质的方法。根据本发明专利技术实施方案的制造用于锂二次电池的正极活性物质的方法包括混合过渡金属大前体和锂前体以制备初级锂

【技术实现步骤摘要】
制造用于锂二次电池的正极活性物质的方法


[0001]本专利技术涉及用于锂二次电池的正极活性物质及制造其的方法，并且更具体地，涉及用于锂二次电池的基于锂金属氧化物的正极活性物质及制造该正极活性物质的方法。

技术介绍

[0002]二次电池是可以重复充电和放电的电池。随着信息和通信以及显示产业的快速发展，二次电池已被广泛应用于各种便携式电信电子设备，例如便携式摄像机、移动电话、笔记本电脑而作为它们的电源。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能量密度高，并且在充电速度和重量轻方面是有利的。就此而言，锂二次电池已被积极开发并用作电源。
[0004]锂金属氧化物可用作锂二次电池的正极活性物质。例如，正极活性物质可以具有单晶或多晶结构的颗粒形式。
[0005]例如，具有单晶结构的正极活性物质颗粒在每体积的能量密度和结构稳定性方面是优异的，但是在制备微小尺寸的单晶颗粒的过程中可能导致工艺难度的增加和多晶颗粒比例的增加。因此，工艺效率可能会降低，并且二次电池的寿命特性和运行可靠性可能会降低。
[0006]例如，韩国专利登记第10
‑
0548988号公开了一种制造用于锂二次电池的正极活性物质的方法，但是在确保充分的寿命特性和稳定性方面存在限制。
[0007][现有技术文献][0008][专利文献][0009]韩国专利登记第10
‑
0548988号

技术实现思路

[0010]本专利技术的一个目的是提供一种制造具有优异的操作稳定性和可靠性的用于锂二次电池的正极活性物质的方法。
[0011]本专利技术的另一个目的是提供一种包含具有优异的运行稳定性和可靠性的正极活性物质的锂二次电池。
[0012]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种制造用于二次电池的正极活性物质的方法，该方法包括：将过渡金属大前体(transition metal macro precursor)和锂前体混合以制备初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒；煅烧该初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒；和将该煅烧的初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒粉碎以形成平均粒径(D50)小于过渡金属大前体的平均粒径的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒。
[0013]在一些实施方案中，过渡金属大前体的平均粒径可以是7μm以上。
[0014]在一些实施方案中，煅烧的初级过渡金属复合氧化物颗粒可以包括二次颗粒的形
式，该二次颗粒是一次颗粒的聚集体。
[0015]在一些实施方案中，粉碎可以是将二次颗粒分离(separate)成一次颗粒的步骤。
[0016]在一些实施方案中，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可以包括单颗粒的形式。
[0017]在一些实施方案中，单颗粒的形式可以包括通过2至10个单颗粒彼此附接(attaching)或紧密接触而形成的单体形式。
[0018]在一些实施方案中，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的平均粒径可以为1μm至3μm。
[0019]在一些实施方案中，过渡金属大前体的BET比表面积可以为3m2/g至11m2/g。
[0020]在一些实施方案中，锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可以由下面的分子式1表示：
[0021][分子式1][0022]Li
a
Ni
x
M1‑
x
O
2+y
[0023](在分子式1中，a在0.9≤a≤1.2的范围内，x为0.6以上(x≥0.6)，y在
‑
0.1≤y≤0.1的范围内，并且M表示选自Na、Mg、Ca、Y、Ti、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Co、Fe、Cu、Ag、Zn、B、Al、Ga、C、Si、Sn、Ba、Sr或Zr中的至少一种元素)。
[0024]在一些实施方案中，煅烧初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的步骤中的煅烧温度可以由下面的式1和式2表示：
[0025][式1][0026]T2
‑
30≤T1(℃)≤T2+30
[0027](在式1中，T2是根据下面的式2的温度，并且T1是煅烧温度)
[0028][式2][0029]T2(℃)＝
‑
520*x+1330
[0030](在式2中，x是上面的分子式1中限定的x)。
[0031]在一些实施方案中，粉碎可以包括使用压缩空气对煅烧的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒进行加速和粉碎的步骤。
[0032]在一些实施方案中，形成锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的步骤可以进一步包括将经煅烧的初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒粉碎，然后用金属盐涂覆表面并进行热处理的步骤。
[0033]在一些实施方案中，过渡金属大前体可以包括含有镍、钴和锰的化合物。
[0034]在一些实施方案中，锂前体可以包括碳酸锂、硝酸锂、乙酸锂、氧化锂和氢氧化锂中的至少一种。
[0035]在一些实施方案中，经煅烧的初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒可以形成初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的聚集体，并且该方法可以不包括将初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的聚集体粉碎的步骤。
[0036]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：包含正极活性物质层的正极，该正极活性物质层包含上述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒；负极；和设置在正极和负极之间的隔膜。
[0037]根据上述示例性实施方案的制造用于锂二次电池的正极活性物质的方法可以包括将煅烧的初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒粉碎的步骤。在这种情况下，可以形成平均粒径小于过渡金属大前体的平均粒径并且包括具有单晶结构的一次颗粒形式的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒。因此，可以降低工艺难度，并且可以提高二次电池的寿命特性。
[0038]在一些实施方案中，过渡金属大前体的平均粒径可以为7μm以上。在这种情况下，可以降低初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的每重量的体积(the volume per weight)，从而使在煅烧过程中可以一次投入到煅烧结构中的重量(例如，装载量(loading amount))增加。因此，可以提高工艺效率，并且可以降低正极活性物质的制造成本。
[0039]在一些实施方案中，目标锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的平均粒径可以通过在煅烧初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的步骤中调节煅烧温度来控制。因此，根据使用和应用的目的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造用于二次电池的正极活性物质的方法，所述方法包括：将过渡金属大前体和锂前体混合以制备初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒；煅烧所述初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒；和将煅烧的初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒粉碎以形成平均粒径D50小于所述过渡金属大前体的平均粒径的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属大前体的平均粒径为7μm以上。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述煅烧的初级锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒包括二次颗粒的形式，所述二次颗粒是一次颗粒的聚集体。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述粉碎是将所述二次颗粒分离成所述一次颗粒的步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒包括单颗粒的形式。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述单颗粒的形式包括通过2至10个单颗粒彼此附接或紧密接触而形成的单体形式。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒的平均粒径为1μm至3μm。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属大前体的BET比表面积为3m2/g至11m2/g。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒由下面的分子式1表示：[分子式1]Li
a
Ni
x
M1‑
x
O
2+y
在分子式1中，a在0.9≤a≤1.2的范围内，x为0.6以上(x≥0.6)，y在
‑
0.1≤y≤0.1的范围内，并且M表示选自Na、Mg、Ca、Y、Ti、Hf、V...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩国炫，崔智勋，金直洙，李光浩，
申请(专利权)人：SK新能源株式会社，
类型：发明
国别省市：