[發明專利]過渡金屬氧化物的前體、鋰和過渡金屬氧化物的復合物、包含所述復合物的正極和二次電池

有效

• 申請號: 201580059467.6
• 申請日: 2015-11-02
• 公開（公告）號: CN107074588B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 申昊錫;樸炳天;李在憲
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505
• 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

本發明提供一種由如下化學式1表示的過渡金屬氧化物的前體。[化學式1] Ni_aMn_bCo_1?(a+b+c+d)Zr_cM_d[OH_(1?x)2?y]A_(y/n)

技術領域

本發明涉及過渡金屬氧化物的前體、鋰和過渡金屬氧化物的復合物、以及包含所述復合物的正極和二次電池，且更具體地，涉及具有低電阻和高輸出的過渡金屬氧化物的前體、鋰和過渡金屬氧化物的復合物、以及包含所述復合物的正極和二次電池。

本申請要求2014年10月31日在韓國提交的韓國專利申請10-2014-0149818號的優先權，其公開內容通過參考并入本文中。

背景技術

近來，對能量存儲技術的興趣日益增長。隨著能量儲存技術的應用領域已經擴展到移動電話、攝像機、膝上型計算機以及甚至電動汽車，已經對電化學裝置的研究和開發做了很多努力。在這方面，電化學裝置受到最多的關注，且其中，重點關注能夠再充電的二次電池的開發，且最近在開發這種電池時，正在進行新電極和電池設計的研究和開發以提高容量密度和比能量。

對于鋰二次電池的正極活性材料，主要使用含鋰的鈷氧化物(LiCoO₂)，且此外，可以設想使用：含鋰的錳氧化物如具有層狀晶體結構的LiMnO₂和具有尖晶石晶體結構的LiMn₂O₄；以及含鋰的鎳氧化物(LiNiO₂)。

在上述正極活性材料中，如今LiCoO₂由于具有包括良好循環特性的良好性能而被廣泛使用，但其缺點是安全性低且由于作為原料的鈷的資源有限而價格高。由于鋰錳氧化物如LiMnO₂和LiMn₂O₄使用資源豐富且環境友好的錳作為原料，所以作為能夠代替LiCoO₂的正極活性材料而受到大量關注。然而，鋰錳氧化物的缺點是容量低且循環特性差。

此外，諸如LiNiO₂的鋰/鎳類氧化物比鈷類氧化物更便宜并且當充電至4.25V時顯示出高的放電容量，并且摻雜的LiNiO₂的可逆容量接近約200mAh/g，高于LiCoO₂的容量(約153mAh/g)。因此，雖然平均放電電壓和體積密度稍低，但是包含LiNiO₂正極活性材料的商業電池具有改善的能量密度，并因此近來正在大力開展關于鎳類正極活性材料的研究以開發高容量電池。

因此，許多較早的技術集中在改善LiNiO₂類正極活性材料的性能和生產LiNiO₂的方法，并已經提出了通過過渡金屬如Co和Mn對部分鎳取代的鋰過渡金屬氧化物。然而，仍然存在未解決的問題，LiNiO₂類正極活性材料的生產成本高、因電池產生氣體而造成膨脹、化學穩定性低且pH高。

為了解決這些問題，一些現有技術試圖通過將諸如LiF、Li₂SO₄、Li₃PO₄的材料應用到鋰/鎳-錳-鈷氧化物的表面來改善電池性能，但在這種情況下，所述材料僅被定位在鋰/鎳-錳-鈷氧化物的表面上，引起問題；在發揮期望水平的效果方面存在限制，并且需要額外的工藝以將材料施加到鋰/鎳-錳-鈷氧化物的表面。

然而，盡管進行了各種嘗試，但尚沒有開發出具有令人滿意的性能的鋰和過渡金屬氧化物的復合物。

發明內容

技術問題

本發明旨在解決所述問題，并且旨在提供包含特定陽離子和陰離子的前體、和具有低電阻和高輸出的包含由所述前體制造的鋰和過渡金屬氧化物的復合物的二次電池。