[發明專利]正極活性物質及其制備方法以及包含該正極活性物質的鋰二次電池

在審

• 申請號: 201480002932.8
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104995769A
• 公開（公告）日: 2015-10-21
• 發明（設計）人: 郭益淳;曹昇范;蔡和錫;尹汝俊
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/13
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 金龍河;穆德駿

技術領域

本發明涉及正極活性物質及其制備方法以及包含該正極活性物質的鋰二次電池。

背景技術

鋰二次電池作為小型、輕量、大容量的電池，自1991年問世以來廣泛用作便攜式設備的電源。近期，隨著電子、通信、計算機產業迅速發展，出現了便攜式攝像機、手機、個人筆記本電腦等，展現出令人矚目的發展，而作為能夠驅動這些便攜式電子信息通信設備的動力源，對鋰二次電池的需求也正日益增加。

但是，鋰二次電池存在隨著反復充放電，電池的壽命快速變短的問題。尤其，在高溫條件下，這種問題更加嚴重。究其原因，是由于受電池內部的水分或其他影響，導致電解質被分解，或活性物質劣化，并且電池內部的電阻增加而產生的現象。

為此，作為目前正在積極研究和開發的鋰二次電池用正極活性物質，可列舉LiNiO₂、LiMn₂O₄、LiFePO₄、Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂。但是，如LiNiO₂，不僅難以合成，而且存在熱穩定性的問題，因而難以實現商品化，如LiMn₂O₄，雖然在低價產品領域實現部分商品化，但由于Mn³⁺引起的結構變形(Jahn-Teller?distortion，楊-泰勒變形)，壽命特性并不好。并且，由于LiFePO₄的低價、安全性優良等的特性，因而正作為混合動力汽車(HEV，hybrid?electric?vehicle)用來進行著很多研究，但實際情況是，由于低傳導度而難以適用于其他領域。

因此，作為替代LiCoO₂的正極活性物質，近期備受矚目的物質為Li(Ni_xCo_yMn_z)O₂。該材料的價格比LiCoO₂低，并具有高容量及能夠用于高電壓的優點，但存在倍率特性(rate?capability)差及在高溫下的壽命特性差的缺點。為了克服這種缺點，大多研究著在正極活性物質的表面涂敷(coating)傳導性好的金屬的方法或在正極活性物質的內部摻雜(doping)Al、Mg、Ti、Zr、Sn、Ca、Ag及Zn等物質的方法等，在采用涂敷的方法情況下，使用濕式法，但實際存在在量產的過程中價格被提高的大問題，而目前通過干式摻雜上述金屬的方法來提高特性方面的報告正在呈增加的趨勢。

例如，在韓國登錄特許公報第10-277796號中公開了在正極活性物質的表面涂敷Mg、Al、Co、K、Na或Ca等金屬并在氧化氣氛下進行熱處理，從而涂敷金屬氧化物的技術。

但是，目前為止，實際情況是難以解決正極活性物質的破裂現象(crack)、二次電池的容量減少或輸出減少等的問題。因此，需要充放電時減少電解液與活性物質的副反應，并將二次電池的容量減少或輸出減少最小化，且可提高壽命特性的正極活性物質。

現有文獻

專利文獻

韓國登錄特許公報第10-277796號

發明內容

要解決的技術問題

本發明所要解決的第一技術問題為，提供不僅可將容量減少或輸出減少最小化，還通過明顯減少正極活性物質的破裂現象，來可提高壽命特性的正極活性物質。

本發明所要解決的第二技術問題為，提供根據調節熱處理溫度及復合粒子(表面改性劑)的含量來可容易制備在粒子的外部、內部或外部及內部包含復合粒子的正極活性物質的制備方法。

本發明所要解決的第三技術問題為，提供包含上述正極活性物質的正極。

本發明所要解決的第四技術問題為，提供包括上述正極的鋰二次電池。

解決技術問題的手段