[發明專利]層狀結構鋰鎳金屬氧化物的制造方法及包含該氧化物的鋰二次電池

有效

• 申請號: 201410148071.6
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN104103826B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 金壽鎬;黃海淑;姜旼求;曹在弼;趙珉紀
• 申請（專利權）人: SK新技術株式會社
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;苗堃

本發明涉及層狀結構鋰鎳金屬氧化物的制造方法及包含該氧化物的鋰二次電池。本發明提供一種提高結構穩定性和熱穩定性且高效率、高容量、循環特性和壽命特性優異的由下述化學式1表示的鋰二次電池正極活性物質用金屬氧化物。在所述化學式1中，M是選自鋁、鎵和銦中的任意一種，a、x、y和z滿足1.01≤a≤1.05，0.7≤x≤0.9，0≤y≤0.17，0.02≤z≤0.16，x+y+z=1。[化學式1]Li_aNi_xCo_yM_zO₂。

技術領域

本發明涉及鋰二次電池正極活性物質用鋰金屬氧化物。

背景技術

隨著電子產品的便攜性的重要性日益增加，廣泛地采用鋰二次電池作為筆記本PC、PDA、手機、攝像機等小型電子設備的電源，其具有高容量、高輸出、壽命長等特性，從而其應用范圍逐步得到擴展。但是，由于用于鋰二次電池的現有電極物質的局限性，存在難以長時間使用的問題。目前為了克服這樣的問題而進行多種研究，尤其正在研究多種新的正極活性物質的開發。

用作鋰二次電池的正極活性物質的代表性物質有鋰鈷氧化物（LiCoO₂），除此之外，作為替代物，正在積極研究層狀結構的鋰鎳氧化物（LiNiO₂）、鋰錳氧化物（LiMnO₂）或者鋰鎳鈷錳氧化物（LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂）、尖晶石（spinel）結構的鋰錳氧化物（LiMn₂O₄）、橄欖石（olivine）結構的磷酸鐵鋰（LiFePO₄）等。

由于鋰鈷氧化物（LiCoO₂）系的活性物質存在鈷的原料價格高、熱穩定性低的問題，所以難以確保在HEV、EV之類的大中型電動車市場中所需要的單價、容量或者穩定性。

為了替代上述物質，提出了錳系尖晶石結構或者使用鐵的橄欖石結構，但是使用了錳的尖晶石結構的正極活性物質在高溫下由錳溶出所引起的容量劣化嚴重，就容量而言，與LiCoO₂相比，相對小。此外，由于在橄欖石系正極活性物質中使用鐵，從而具有節約原料費用和熱穩定性高的優點，但是存在由低驅動電壓和低導電性引起的問題。

專利文獻1（韓國公開專利第10-2010-0042145號）中公開了一種包含鋰過渡金屬復合氧化物的鋰二次電池用正極活性物質，但是由于包含錳與鹵族元素或者硫，因而雖然能夠達到提高鋰二次電池的壽命特性和充放電特性，但是由分散引起的結構穩定性、熱穩定性降低，并且容量降低等電化學特性仍然差。

另一方面，只使用鎳的正極活性物質雖然適合于高容量和高電壓用電池，但是由于陽離子混排（cation mixing）、結構上的不穩定性，從而發生容量劣化，并且存在熱穩定性差的問題。

作為鎳系正極活性物質，代表性的是具有LiNi_1-xCo_xO₂（x<0.2）的組合物，在上述正極活性物質中，雖然鈷的費用相對于鎳更高，因而與不含鈷的LiNiO₂物質相比相對地更昂貴，但是其更容易制造。即便如此，LiNi_1-xCo_xO₂（x<0.2）正極物質依然存在充電/放電過程中的問題，這是由于LiNiO₂形式的正極物質的根本結構穩定性低。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：韓國公開專利第10-2010-0042145號（2010.04.23）

發明內容