正极活性材料前驱物、正极活性材料和二次锂电池制造技术

公开了一种用于二次锂电池的正极活性材料前驱物、一种由该正极活性材料前驱物制备的正极活性材料和一种包括该正极活性材料的二次锂电池，该正极活性材料前驱物由下面的化学式1表示；并且根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100)面峰的高度I100与(001)面峰的高度I001的强度比I100/I001大于或等于大约0.2；根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100)面峰的半峰全宽W100与(001)面峰的半峰全宽W001的比W100/W001小于大约2；并且根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100)面峰的面积S100与(001)面峰的面积S001的比S100/S001小于或等于大约0.265。[化学式1]NixCoyMnzMk(OH)2，其中，M是金属，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0≤k≤0.1，并且x+y+z+k＝1。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种用于二次锂电池的正极活性材料前驱物、一种使用该正极活性材料前驱物制备的正极活性材料和一种包括该正极活性材料的二次锂电池。
技术介绍
因为便携式电子设备的尺寸的减小和重量的减轻，所以需要开发不但具有高性能而且具有大容量的用于便携式电子设备的电池。电池利用用于正极和负极的电化学反应材料来产生电力。当锂离子在正极和负极嵌入/脱嵌时，二次锂电池由化学势的变化产生电能。二次锂电池包括在充放电反应过程中可逆地嵌入或脱嵌锂离子的材料作为正极活性材料和负极活性材料两者，以及位于正极与负极之间的有机电解质或聚合物电解质。对于用于二次锂电池的正极活性材料，已经研究了诸如LiCo02、LiMn2O4, LiNiO2, LiNihCoxO2 (0 < χ < 1)、LiMnO2 的复合金属氧化物。基于锰的正极活性材料诸如LiMn2O4和LiMr^2易于合成，价格比其他材料低，与其他活性材料相比具有优异的热稳定性，并且对环境友好。然而，这些基于锰的正极活性材料具有相对低的容量。LiCoO2具有良好的导电率、大约3. 7V的高单体电压以及优异的循环寿命、稳定性和放电容量，因此是目前商业化的、具有代表性的材料。然而，LiCoO2是昂贵的，使得其所占的费用高于电池成本的30 %，因此会失去价格竞争力。另外，LiNiO2具有高的放电容量，但是难以合成。此外，因为镍被高度氧化，所以会劣化电池和电极的循环寿命，并会具有严重的自放电和可逆性劣化的问题。此外，因为稳定性不足，所以会难以将LiNW2商业化。
技术实现思路
示例实施例提供了一种用于制备具有改善的导电率和高倍率性能并且还是经济的、具有稳定性和高容量的正极活性材料的正极活性材料前驱物。另一实施例提供了一种使用该正极活性材料前驱物制备的正极活性材料和一种包括该正极活性材料的二次锂电池。又一实施例提供了一种用于二次锂电池的正极活性材料前驱物，该正极活性材料前驱物由下面的化学式1表示；并且根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100) 面峰的高度I1C 与(001)面峰的高度Itltll的强度比IicicZIcicil大于或等于大约0.2;根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100)面峰的半峰全宽Wltltl与(001)面峰的半峰全宽Wtltll的比W1CKZWcici1小于大约2 ；并且根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100) 面峰的面积S100与(001)面峰的面积S001的比S100/S001小于或等于大约0. 265。[化学式1]NixCoyMnzMk(OH)2在化学式1 中，M 是金属，0. 45 彡 χ 彡 0. 65,0. 15 ^ y ^ 0. 25,0. 15 彡 ζ 彡 0. 35， 0 ^ k ^ 0. 1，并且 x+y+z+k = 1。根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100)面峰的高度1_与(001)面峰的高度I·的强度比Ι1(κ/ΙΜ1可为大约0. 2至0. 6 ；根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100)面峰的半峰全宽Wltltl与(001)面峰的半峰全宽Wtltll的比WicicZWcm可小于 1，或者可为大约0. 12至0.8 ；并且根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100)面峰的面积S100与(001)面峰的面积S001的比S100/S001可为大约0. 235至0. 260。根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(00 面峰或(101)面峰与(001) 面峰的强度比I(C^1C11)ZlC1C11可大于或等于0.4 ；并且根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(002)面峰或(101)面峰的半峰全宽与(001)面峰的半峰全宽的比Wtel2,1Q1)/W0(11 可小于或等于2. 5。根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(00 面峰或(101)面峰与(001) 面峰的强度比I(CK)2,κω/Ι·可为大约0. 45至0. 6 ；并且根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(002)面峰或(101)面峰的半峰全宽与(001)面峰的半峰全宽的比Wtel2,可为大约1至2. 3。根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(00 面峰或(101)面峰的面积 S(002,101)与(001)面峰的面积Scm的比Sftltl2,皿^Scitll可大于或等于0. 95。该正极活性材料前驱物的(002)面峰或(101)面峰的面积S )与(001)面峰的面积Scitll的比Stel2atll)/S001 可为大约0. 95至1. 072。该正极活性材料前驱物可以具有单相。在化学式1 中，0. 55 彡 χ 彡 0. 65,0. 15 彡 y 彡 0.25,0. 15 彡 ζ 彡 0. 25，0 彡 k 彡 0. 1， 并且x+y+z+k =1。y和ζ可以相同。χ可以是0. 6，且y和ζ均可以是0. 2。 所述金属可以选自于Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。该正极活性材料前驱物可具有大约2. 2g/cm3至2. 5g/cm3的振实密度。可通过使镍盐、锰盐、钴盐、金属盐、络合剂和pH控制剂反应或者使镍盐、锰盐、钴盐、络合剂和PH控制剂反应，同时保持反应体系的大约11. 2至大约11. 8的pH，来制备该正极活性材料前驱物。根据另一实施例，提供了一种由该正极活性材料前驱物制备的正极活性材料。该正极活性材料可以是由下面的化学式2表示的化合物[化学式2]LiaNixCoyMnzMkO2在化学式2 中，M 是金属，0. 9 彡 a 彡 1. 2,0. 45 彡 χ 彡 0. 65,0. 15 ^ y ^ 0. 25，0.15 彡 ζ 彡 0. 35，0 彡 k 彡 0. 1，x+y+z+k = 1，并且 a (x+y+z+k)的范围为 0. 9 1 至1.2 1。比值 a (x+y+z+k)可为大约 0. 97 1 至 1. 05 1。该正极活性材料可具有2.865A或更大的a轴晶格常数和14.2069A或更大的C轴晶格常数。根据当前实施例的另一方面，提供了一种包括负极、正极和电解质的二次锂电池。 所述正极包括该正极活性材料。 6因此，该正极活性材料前驱物可以提供具有改善的导电率和高倍率性能并且还是经济的、具有稳定性和高容量的正极活性材料。附图说明图1是根据一个实施例的二次锂电池的示意图。图2示出了根据示例1的正极活性材料前驱物的X射线衍射分析结果。图3示出了根据对比例1的正极活性材料前驱物的X射线衍射分析结果。图4示出了根据对比例2的正极活性材料前驱物的X射线衍射分析结果。具体实施例方式在下文中将参照后面的附图详细描述本公开的示例实施例，并且本领域技术人员可以容易地实施本公开的示例实施例。然而，这些实施例仅仅是示例，且当前实施例不限于此。根据一个实施例，提供了一种用于二次锂电池的正极活性材料前驱物，该正极活性材料前驱物由下面的化学式1表示；并且根据X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的 (100)面峰的高度Iltltl与(001)面峰的高度Itltll的强度比IicicZIcm为大约0. 2或更大；根据 X射线衍射分析，该正极活性材料前驱物的(100)面峰的半本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于二次锂电池的正极活性材料前驱物，其中，所述正极活性材料前驱物由下面的化学式１表示，并且根据Ｘ射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的（１００）面峰的高度Ｉ１００与（００１）面峰的高度Ｉ００１的强度比Ｉ１００／Ｉ００１大于或等于０．２，根据Ｘ射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的（１００）面峰的半峰全宽Ｗ１００与（００１）面峰的半峰全宽Ｗ００１的比Ｗ１００／Ｗ００１小于２，并且根据Ｘ射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的（１００）面峰的面积Ｓ１００与（００１）面峰的面积Ｓ００１的比Ｓ１００／Ｓ００１小于或等于０．２６５，化学式１ＮｉｘＣｏｙＭｎｚＭｋ（ＯＨ）２其中，在化学式１中，Ｍ是金属，０．４５≤ｘ≤０．６５，０．１５≤ｙ≤０．２５，０．１５≤ｚ≤０．３５，０≤ｋ≤０．１，并且ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｋ＝１。

【技术特征摘要】
2010.06.13 KR 10-2010-00557461.一种用于二次锂电池的正极活性材料前驱物，其中，所述正极活性材料前驱物由下面的化学式1表示，并且根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的高度Iltltl与(001) 面峰的高度I001的强度比I100A001大于或等于0. 2，根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的半峰全宽Wltltl与(001) 面峰的半峰全宽Wcitll的比WiqcZWqqi小于2，并且根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的面积Sltltl与(001) 面峰的面积S001的比S100/S001小于或等于0. 265， 化学式1 NixCoyMnzMk (OH) 2其中，在化学式1中，M是金属，0. 45彡χ彡0. 65,0. 15 ^ y ^ 0. 25,0. 15彡ζ彡0. 35， 0 ^ k ^ 0. 1，并且 x+y+z+k = 1。2.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的高度Iltltl与(001)面峰的高度I001的强度比I100A001小于1，根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的半峰全宽Wltltl与(001) 面峰的半峰全宽Wcitll的比WiqcZWqqi为0. 12至0. 8，并且根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的面积Sltltl与(001) 面峰的面积S001的比S100/S001为0. 235至0. 260。3.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的高度Iltltl与(001)面峰的高度Iqqi的强度比I1QQ/IQQ1为0. 2至0. 6，根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的半峰全宽Wltltl与(001) 面峰的半峰全宽Wcitll的比WiqcZWqqi为0. 12至0. 8，并且根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(100)面峰的面积Sltltl与(001) 面峰的面积S001的比S100/S001为0. 235至0. 260。4.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(002)面峰或(101)面峰与(001) 面峰的强度比Ια^,κω/Ι·大于或等于0. 4，并且根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(002)面峰或(101)面峰的半峰全宽与(001)面峰的半峰全宽的比Wftltl2,皿)/Wcm小于或等于2. 5，并且根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(002)面峰或(101)面峰的面积与(001)面峰的面积^11之间的比Stel2,1Q1)/\Q1大于0. 95。5.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(002)面峰或(101)面峰与(001) 面峰的强度比I(C^iqi)Aqqi为0. 45至0. 6，根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(00 面峰或(101)面峰的半峰全宽与(001)面峰的半峰全宽的比W(QQ2,1Q1)/Wcitll为1至2. 3，并且根据X射线衍射分析，所述正极活性材料前驱物的(002)面峰或(101)面峰的面积 Stel2,1Q1)与(001)面峰的面积 Scitll 之间的比 S(QQ2,1(11)/SQ(11 为 0. 95 至 1. 072。6.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，所述正极活性材料前驱物是单相的。7.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，在化学式1中，0.55 < χ < 0. 65， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 25，并且 x+y+z+k = 1。8.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，在化学式1中，y和ζ相同。9.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，在化学式1中，χ是0.6，且y和 ζ均是0. 2。10.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，所述金属选自于Al、Mg、Ti、Zr 或它们的组合。11.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，所述正极活性材料前驱物具有 2. 2g/cm3至2. 5g/cm3的振实密度。12.根据权利要求1所述的正极活性材料前驱物，其中，通过使镍盐、锰盐、钴盐、金属盐、络合剂和PH控制剂反应或者使镍盐、锰盐、钴盐、...

【专利技术属性】
技术研发人员：金民汉，朴度炯，权善英，宋有美，金志炫，金景眩，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR