[發明專利]鋰二次電池用正極活性材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201480003024.0
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104781964B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 孔友妍;李明基;姜玟錫;申先植;全惠林;趙治皓;閔根基;鄭王謨
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M4/58;H01M4/1315
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 陳海濤,穆德駿

技術領域

本發明涉及鋰二次電池用正極活性材料及其制造方法，更具體地，涉及具有提高的倍率特性的鋰二次電池用正極活性材料及其制造方法。

本申請要求2013年6月18日在韓國提交的韓國專利申請第10-2013-0069947號和2014年6月18日在韓國提交的韓國專利申請第10-2014-0074346號的優先權，通過引用將其公開內容并入本文中。

背景技術

隨著技術的發展和對移動裝置需求的增長，對作為能源的二次電池的需求顯著增加，在二次電池中，具有高能量密度和工作電壓、長循環壽命和低自放電率的鋰二次電池已經被商業化且被廣泛使用。

另外，近來隨著對環境問題的關注日益，對以化石燃料運行、造成空氣污染的車輛諸如汽油車輛、柴油車輛以外的電動車輛(EV)和混合電動車輛(HEV)的研究一直在進行。

電動車輛(EV)和混合電動車輛(HEV)使用具有高能量密度、高放電電壓和輸出穩定性的Ni-MH二次電池或鋰二次電池作為電源，當在電動車輛中使用鋰二次電池時，需要鋰二次電池在苛刻的條件下使用十年以上且具有高能量密度及在短時間內提供高輸出的能力，因此比目前的小型鋰二次電池具有更高的穩定性和長壽命特性是必須的要求。另外，用在電動車輛(EV)和混合電動車輛(HEV)中的二次電池需要在基于車輛的運行條件下的倍率特性和功率特性方面是優異的。

目前，作為鋰離子二次電池的正極活性材料，正在使用的為含鋰的鈷氧化物諸如層狀結構的LiCoO₂、含鋰的鎳氧化物諸如層狀結構的LiNiO₂和含鋰的錳氧化物諸如尖晶石結構的LiMn₂O₄。

LiCoO₂具有包括優異的循環特性的優異的材料屬性，且目前正在廣泛使用，但具有低安全性，且因為作為原料的鈷為有限資源所以在工業領域諸如電動車輛中作為能源大量使用是昂貴且不充足的。根據生產方法的特征，以合理的成本將LiNiO₂應用于大規模生產過程是不切實際的。

相反地，鋰錳氧化物諸如LiMnO₂和LiMn₂O₄具有使用以儲量豐富且環境友好的資源著稱的錳作為原料的優點，因此作為LiCoO₂的可替代性正極活性材料正備受人們關注。然而，這些例示性的鋰錳氧化物也具有差的循環特性的缺點。LiMnO₂具有低初始容量的缺點，且需要幾十次充放電循環直至達到預定的容量。另外，LiMn₂O₄在循環期間經受嚴重的容量衰減，特別地，由于在高于或等于50℃的高溫下的電解液分解和錳溶出而具有循環特性顯著劣化的缺點。

由于這個原因，提出層狀結構的鋰鎳-錳-鈷基復合氧化物作為具有優異電池性能平衡同時克服或最小化各種正極活性材料的問題的良好活性材料。然而，為了得到廣泛應用，層狀結構的鋰鎳-錳-鈷基復合氧化物需要特別提高倍率特性。

發明內容

技術問題

本發明的目的在于解決現有技術的問題，因此本發明旨在提供具有提高的倍率特性的鋰二次電池用鋰鎳-錳-鈷正極活性材料。

另外，本發明旨在提供用于制造以上正極活性材料的方法。

技術方案

根據本發明的一方面，提供鋰二次電池用鋰鎳-錳-鈷正極活性材料，其中鋰鎳-錳-鈷正極活性材料具有層狀結構和氟涂布的表面，且所述氟涂布的表面具有類尖晶石相。

層狀鋰鎳-錳-鈷正極活性材料可以為具有在鎳、錳和鈷中的錳高于或等于50重量％的組成的任意正極活性材料，其非限制性實例可以由以下的通式1表示，但不限于此：

[通式1]

Li_xNi_yMn_zCo_1-y-zO₂

其中z>y，z>1-y-z≥0，且x≥1。

或者，鋰鎳-錳-鈷正極活性材料的非限制性實例可以由以下的通式2表示：

[通式2]

Li_xNi_yMn_zCo_1-y-zM_αO₂