锂二次电池用阳极活性物质前驱体及其制备方法、锂二次电池用阳极活性物质及锂二次电池技术

根据本发明专利技术的实施例，提供一种锂二次电池用阳极活性物质前驱体及其制备方法、锂二次电池。锂二次电池用阳极活性物质前驱体包括含第一过渡金属复合氢氧化物的核；以及形成于核上，在所述第一过渡金属复合氢氧化物含第二过渡金属复合氢氧化物的壳，其中，所述第二过渡金属复合氢氧化物中掺杂有包括第4族至第12族金属中至少一种的掺杂金属，用以下式1定义的粒度分布度为0.8至1.6。能够提高阳极活性物质前驱体的结构稳定性且抑制掺杂引起的二次电池的容量下降。池的容量下降。池的容量下降。

【技术实现步骤摘要】
锂二次电池用阳极活性物质前驱体及其制备方法、锂二次电池用阳极活性物质及锂二次电池


[0001]本专利技术涉及锂二次电池用阳极活性物质前驱体及其制备方法、锂二次电池用阳极活性物质及锂二次电池。

技术介绍

[0002]二次电池是可反复充电及放电的电池，随着信息通信及显示器产业的发展，广泛用作摄像机、手机、笔记本电脑等便携电子通信设备的动力源。并且，最近在开发及使用包括二次电池的电池包以作为混合动力汽车之类的环保汽车的动力源。
[0003]二次电池例如有锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等。其中锂二次电池的工作电压及每单位重量能量密度高，有利于充电速度及轻量化，因此在积极研究开发。
[0004]锂二次电池可包括具有阳极、阴极及隔膜(隔离部)的电极组件及浸渍所述电极组件的电解质。所述锂二次电池还可以包括收容所述电极组件及电解质的例如袋型的外包装件。
[0005]随着锂二次电池的应用范围扩大到混合动力车辆等大型设备，已知作为用于确保锂二次电池的高容量的阳极活性物质有提高镍含量的高镍(High
‑
Ni)系锂氧化物。所述阳极活性物质可通过含过渡金属的前驱体及锂源反应制得。
[0006]然而，所述高镍系锂氧化物因与电解液的副反应、化学结构不稳定性而可导致锂二次电池的寿命及工作稳定性劣化。因此为了提高阳极活性物质的稳定性，需要改善含所述过渡金属的前驱体的结构稳定性且防止电池容量减小。
[0007]例如，韩国授权专利公报第10
‑
0821523号公开了含高镍系锂复合氧化物的阳极活性物质，但并未如上同时考虑含镍前驱体的结构稳定性及容量特性。
[0008]【现有技术文献】
[0009]韩国授权专利公报第10
‑
0821523号

技术实现思路

[0010]技术问题
[0011]本专利技术的一个目的是提供一种具有提高的结构、化学稳定性的锂二次电池用阳极活性物质前驱体。
[0012]本专利技术的一个目的是提供一种具有提高的结构、化学稳定性的锂二次电池用阳极活性物质前驱体的制备方法。
[0013]本专利技术的一个目的是提供一种具有提高的结构、化学稳定性的锂二次电池用阳极活性物质。
[0014]本专利技术的一个目的是提供一种含所述阳极活性物质的锂二次电池。
[0015]技术方案
[0016]根据例示性实施例的锂二次电池用阳极活性物质前驱体包括：核，含第一过渡金
属复合氢氧化物；以及，壳，形成于所述核上，含第二过渡金属复合氢氧化物，所述第二过渡金属复合氢氧化物含有包括第4族至第12族金属中至少一种的掺杂金属，用以下式1定义的粒度分布度为0.8至1.6；
[0017][式1][0018]粒度分布度＝(D90
‑
D10)/D50
[0019]式1中，D10、D50及D90是通过粒度分析仪求出的粒度分布中体积累积百分率分别为10％、50％及90％的点处的阳极活性物质前驱体颗粒的粒径。
[0020]在部分实施例中，所述第二过渡金属复合氢氧化物可具有所述第一过渡金属复合氢氧化物中掺杂有所述掺杂金属的结构。
[0021]在部分实施例中，所述掺杂金属可包括W、Nb、Mo及Ta中的至少一种。
[0022]在部分实施例中，所述掺杂金属的含量可以是所述第二过渡金属复合氢氧化物的总重量的1,000至5,000ppm。
[0023]在部分实施例中，越是所述核的直径小的颗粒，所述壳的厚度可越大。
[0024]在部分实施例中，所述壳的厚度可以是0.5至2μm。
[0025]在部分实施例中，所述壳的厚度与所述核半径及所述壳的厚度的和的比可以是10至40％。
[0026]在部分实施例中，所述第一过渡金属复合氢氧化物可以用以下化学式1表示：
[0027][化学式1][0028]Ni1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
(OH)
2+a
[0029]化学式1中，0.02≤x≤0.15，0≤y≤0.15，
‑
0.5≤a≤0.1。
[0030]根据例示性实施例的锂二次电池用阳极活性物质包含采用上述锂二次电池用阳极活性物质前驱体形成的锂
‑
过渡金属复合氧化物颗粒。
[0031]根据例示性实施例的锂二次电池包括：包括含上述锂二次电池用阳极活性物质的阳极活性物质层的阳极及与所述阳极相对的阴极。
[0032]根据例示性实施例的锂二次电池用阳极活性物质前驱体的制备方法可包括：在连续搅拌釜反应器(CSTR)使镍源、钴源及锰源进行反应形成具有第一过渡金属复合氢氧化物结构的核的步骤、在间歇式反应器使所述核和含有包括第4族至第12族金属中至少一种的掺杂金属的掺杂金属源一起反应形成含包含所述掺杂金属的第二过渡金属复合氢氧化物的壳的步骤。
[0033]在部分实施例中，所述掺杂金属源可同时包含镍源、钴源及锰源。
[0034]在部分实施例中，还可以包括将所述核从所述连续搅拌釜反应器投入到保管反应器的步骤。
[0035]在部分实施例中，可向所述保管反应器投入含包括第4族至第12族金属中至少一种的掺杂金属的掺杂金属源以在移动到所述保管反应器的核上形成壳。
[0036]在部分实施例中，所述核投入到所述保管反应器的步骤可包括：所述连续搅拌釜反应器的水位超过时将所述核从所述连续搅拌釜反应器移动到所述保管反应器。
[0037]在部分实施例中，所述掺杂金属源可以是溶解有所述掺杂金属的碱性水溶液。
[0038]在部分实施例中，还可以包括将所述核投入到所述间歇式反应器的步骤。将所述核投入到所述间歇式反应器的步骤可包括所述连续搅拌釜反应器的水位超过时将所述核
从所述连续搅拌釜反应器移动到所述间歇式反应器。
[0039]技术效果
[0040]本专利技术的锂二次电池用阳极活性物质前驱体具有核壳形态，壳中含掺杂有掺杂金属的过渡金属复合氢氧化物。因此氧化数高的金属(例如，掺杂金属)可仅配置于阳极活性物质前驱体的表面部(例如，壳)。因此核生长步骤的前驱体合成速度增大，可提高阳极活性物质制造工程的效率性。并且，通过将阳极活性物质前驱体的含掺杂金属的区域限于表面部，能够提高结构稳定性且抑制掺杂引起的二次电池容量的下降。
[0041]所述阳极活性物质前驱体具有预定的粒度分布度。因此阳极活性物质前驱体的粒度分布足够宽且不含过小的微粉及过大的巨粉。因此能够防止因没有小粒径颗粒引起的电极密度的减小，并且抑制微粉及巨粉导致寿命特性及耐久性下降。
[0042]锂二次电池用阳极活性物质前驱体的制备方法在连续搅拌釜反应器形成核后移动到间歇式反应器进一步地形成壳。因此能够连续进行生产，从而提高工程的经济性且能够制造核壳形态的阳极活性物质前驱体。
附图说明
[0043]图1及图2分别是根据示例性实施例的阳极活性物质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池用阳极活性物质前驱体，其中，包括：核，含第一过渡金属复合氢氧化物；以及壳，形成于所述核上，含第二过渡金属复合氢氧化物，所述第二过渡金属复合氢氧化物含有包括第4族至第12族金属中至少一种的掺杂金属，用以下式1定义的粒度分布度为0.8至1.6，[式1]粒度分布度＝(D90
‑
D10)/D50式1中，D10、D50及D90是通过粒度分析仪求出的粒度分布中体积累积百分率分别为10％、50％及90％的点处的阳极活性物质前驱体颗粒的粒径。2.根据权利要求1所述的锂二次电池用阳极活性物质前驱体，其中：所述第二过渡金属复合氢氧化物具有所述第一过渡金属复合氢氧化物中掺杂有所述掺杂金属的结构。3.根据权利要求1所述的锂二次电池用阳极活性物质前驱体，其中：所述掺杂金属包括W、Nb、Mo及Ta中的至少一种。4.根据权利要求1所述的锂二次电池用阳极活性物质前驱体，其中：所述掺杂金属的含量为所述第二过渡金属复合氢氧化物的总重量的1,000至5,000ppm。5.根据权利要求1所述的锂二次电池用阳极活性物质前驱体，其中：越是所述核的直径小的颗粒，所述壳的厚度越大。6.根据权利要求1所述的锂二次电池用阳极活性物质前驱体，其中：所述壳的厚度为0.5至2μm。7.根据权利要求1所述的锂二次电池用阳极活性物质前驱体，其中：所述壳的厚度与所述核的半径及所述壳的厚度的和的比为10至40％。8.根据权利要求1所述的锂二次电池用阳极活性物质前驱体，其中：所述第一过渡金属复合氢氧化物用以下化学式1表示，[化学式1]Ni1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
(OH)
2+a
化学式1中，0.02≤x≤0.15，0≤y≤0.15，
‑
0.5≤a≤0.1。9.一种锂二次电池用阳极活性物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔智勋，权希俊，金相墣，朴相珉，李智善，田晸薰，崔弟男，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：