[發明專利]制備可充電鋰電池的正極活性物質的方法

有效

• 申請號: 02120651.1
• 申請日: 2002-05-27
• 公開（公告）號: CN1389941A
• 公開（公告）日: 2003-01-08
• 發明（設計）人: 權鎬真;徐晙源;金根培
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/48;H01M4/58;C01D15/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 巫肖南,封新琴

????????????????????????參照相關申請

此申請基于2001年6月5日在韓國工業產權局申請的No.2001～31530號申請，其公開內容結合入本文作為參考。

??????????????????????????發明領域

本發明涉及一種制備可充電鋰電池的正極活性物質的方法，特別是一種用于具有改進的如高速充放電特性和循環壽命特性，以及增大的放電容量的充電鋰電池的正極活性物質的制備方法。

??????????????????????????發明背景

充電鋰電池采用可嵌入或脫嵌鋰離子的物質作為正極或負極活性物質。對于電解質，用有機溶劑或聚合物。充電鋰電池產生電能是鋰離子的嵌入和脫嵌反應中活性物質的化學勢變化的結果。

在發展初期，充電鋰電池的負極活性物質用的是金屬鋰。然而，近來，由于金屬鋰對電解質的高反應活性及枝晶的形成，碳基物質如無定形碳和結晶碳被廣泛地使用以代替金屬鋰。

充電鋰電池的正極活性物質用的是可以嵌入和脫嵌鋰離子的硫屬化物。其典型實例包括金屬氧化物如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiNi_1-xCo_xO₂(0＜x＜1)和LiMnO₂，但并不僅限于此。錳基物質如LiMn₂O₄和LiMnO₂更易于制備，比其它物質更便宜而且環保，但它們缺點在于容量較低。LiNiO₂便宜并且容量高，但卻很難將它制成想要的結構。LiCoO₂相對比較昂貴，但卻憑其良好的導電性和高的電池電壓而被廣泛使用。

正極活性物質可通過固相反應法來制備。例如，LiOH(或Li₂CO₃)和Co₃O₄以對應的當量比混合，并將混合物在800到1000℃的溫度下進行熱處理，以制備LiCoO₂。在混合過程中，為了提高充放電特性，可以固相的形式加入另一種過渡金屬。

盡管電池技術已經取得了很多進展，但仍然存在著進一步提高活性物質的循環壽命、高速充放電容量和比容量特性要求。

?????????????????????????發明概述

本發明的一個目的是提供一種制備具有改進的循環壽命特性、高速充放電容量和高比容量的可充電鋰電池的正極活性物質的方法。

為了達到這些目的，本發明提供一種可充電鋰電池的正極活性物質的制備方法。在此方法中，將鋰源、金屬源和摻雜液體混合，并將所得的混合物進行熱處理。摻雜液體含有摻雜元素。

對于所述的金屬源，可以使用錳源、鈷源、鎳源或它們的混合物。摻雜元素可以包括Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、As、Zr、Ni、Mn、Cr、Ge、Sr、V、稀土金屬或它們的混合物，優選其包含鋁或硼。優選金屬源是鈷源而摻雜液體是含鋁的摻雜液；或者金屬源包括錳源和鎳源，而摻雜液體是含鋁的摻雜液或含硼的摻雜液。

?????????????????????????附圖簡述

把以下的詳細描述和附圖一起結合來考慮，就能對本發明有個全面的理解，它附帶的許多優點也就顯而易見，更好理解了，在附圖中：

圖1a和圖1b分別是本發明的實施例3和對比例1的正極活性物質的掃描電子顯微(下文中簡寫成“SEM”)照片；

圖2a和圖2b是本發明的實施例3的正極活性物質的能量彌散X射線(下文中簡寫成“EDX”)分析；

圖2c是對比例1的正極活性物質的EDX分析；

圖3是本發明的實施例2和對比例1的正極活性物質的X射線衍射(下文中簡寫成“XRD”)圖案；

圖4是舉例說明采用本發明的實施例2、3、5和對比例1的正極活性物質的硬幣式電池在0.1C速率下的充放電特性的曲線圖；

圖5是舉例說明采用本發明的實施例2和對比例1、6的正極活性物質的硬幣式電池在0.1C速率下的充放電特性的曲線圖；