[發明專利]鋰二次電池用鋰復合氧化物及其制備方法

有效

• 申請號: 201710172444.7
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107681150B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 崔文豪;辛鐘承;金同希;田石用;庾炫鐘;李京準;樸榮男
• 申請（專利權）人: ECOPROBM有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/052
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

本發明涉及一種鋰復合氧化物及其制備方法，更詳細地，涉及一種由于在二次粒子內部和表面部中晶體結構晶面間距不同，從而鋰殘留量減少的同時具有改善容量特性、阻抗特性和壽命特性的效果的鋰復合氧化物及其制備方法。

技術領域

本發明涉及一種鋰復合氧化物及其制備方法，更詳細而言，涉及如下的鋰復合氧化物及其制備方法：在以往的沿晶體的a軸和c軸方向形成鋰離子擴散路徑(Li ionpathway)的正極活性物質中，為改善鋰殘留量，在制備工序中實施洗滌，其結果，雖然鋰殘留量減少，但導致性能下降，根據這種情況，通過對表面進行異種元素涂層，使得在位于二次粒子內部的一次粒子和位于二次粒子表面部的一次粒子中晶體結構晶面間距有差異，并且具有改善容量特性、阻抗特性和壽命特性的效果。

背景技術

隨著對移動設備的技術開發和需求的增加，對作為能源的二次電池的需求快速增長。在這些二次電池中，可商購獲得并廣泛使用具有高能量密度和工作電壓、長循環壽命和低自放電的鋰二次電池。

鋰二次電池通常使用含鋰的鈷氧化物(LiCoO₂)作為正極活性物質。此外，還考慮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。

上文提及的正極活性物質中，LiCoO₂由于其優越的壽命特性和充放電效率目前被廣泛使用，但存在如下缺點，如容量小，由于作為原料使用的鈷的有限來源之故較昂貴，因此在大規模用作中大型電池領域(如電動車輛)的動力源時，價格競爭力受到限制等。并且，上文提及的正極活性物質中，鋰錳氧化物如LiMnO₂、LiMn₂O₄等具有如下優點，如因作為原料使用的錳來源豐富而廉價、環保和熱穩定性優異等，但也存在一些問題如容量小、高溫特性和循環特性差等。

制備鋰復合氧化物的方法通常包括以下階段：制備過渡金屬前驅體，將所述過度金屬前驅體與鋰化合物混合，隨后燒成所述混合物。這時，使用Li OH和/或Li₂CO₃作為所述鋰化合物。通常優選，當正極活性物質的Ni含量為65％以下時使用Li₂CO₃，當Ni含量為65％以上時由于是低溫反應而使用LiOH。

但是，由于Ni含量為65％以上的鎳富系統(Ni rich system)是低溫反應，因此具有在正極活性物質表面以LiOH、Li₂CO₃形態存在的鋰殘留量較高的問題。這種殘存鋰，也就是未反應的LiOH和Li₂CO₃在電池中與電解液等反應，引起氣體的產生及膨脹現象，從而導致高溫安全性嚴重下降的問題。另外，在制備極板前混合漿料時，由于未反應的LiOH粘度高而導致凝膠化。

為去除這種未反應的Li，通常在制備活性物質后實施洗滌工序，使鋰殘留量大幅減少，但這種情況下，在洗滌工序中正極活性物質的表面發生損傷，導致容量和率特性下降，并且還引起另一種問題，如在高溫儲存時阻抗增加。因此現狀是，需要用于既減少鋰殘留量又改善容量特性、效率特性和壽命特性的方法。

發明內容

技術問題

為解決上述的課題，本發明的目的在于提供一種鋰殘留量減少的同時具有改善容量特性、阻抗特性和壽命特性的效果的新型鋰復合氧化物。

技術方案

為解決上述的課題，本發明提供一種鋰復合氧化物二次粒子，是由多個一次粒子凝集而成的，且包含：Co濃度梯度部，形成于所述二次粒子的表面部；以及Co濃度恒定部，形成于所述表面部的內側。

本發明的鋰復合氧化物二次粒子，其特征在于，形成于所述二次粒子表面部的Co濃度梯度部的厚度為50至150nm。