[發明專利]制備鋰二次電池用正極活性材料前體的方法

有效

• 申請號: 201980076152.0
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN113056439B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 黃梢熙;金成培;樸京浣;金垠希
• 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: 王海川;陳海濤

本發明提供一種制備正極活性材料前體的方法、通過上述制備方法制備的且具有提高的堆積密度的正極活性材料前體以及包含所述正極活性材料前體的正極和鋰二次電池，所述方法包括如下步驟：步驟1：準備包含鎳原料、鈷原料和錳原料的金屬水溶液；步驟2：將所述金屬水溶液、銨陽離子絡合物形成劑和堿性水溶液添加到反應器中，將混合物在pH為pH?11以上且小于pH?13的條件下共沉淀，以形成第一正極活性材料前體粒子的核并使該核生長；步驟3：調節所述堿性水溶液的輸入量，以將反應器中的pH相對于步驟2的pH提高0.8至1.5的范圍，從而形成第二正極活性材料前體粒子的核；以及步驟4：調節所述堿性水溶液的輸入量，以將所述反應器中的pH變為pH?11以上且小于pH?12，從而使第一正極活性材料前體粒子的核和第二正極活性材料前體粒子的核同時生長，以制備包含具有不同平均粒徑(Dsubgt;50/subgt;)的所述第一正極活性材料前體粒子和所述第二正極活性材料前體粒子的雙峰型正極活性材料前體。

技術領域

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年11月30日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請10-2018-0152270號的優先權，其公開內容通過引用被整體并入本文中。

技術領域

本發明涉及一種制備鋰二次電池用正極活性材料前體的方法、通過所述方法制備的正極活性材料前體以及包含所述正極活性材料前體的鋰二次電池。

背景技術

隨著移動裝置的技術發展和需求的增加，對作為能源的二次電池的需求已經迅速增加。在這樣的二次電池中，具有高的能量密度和電壓、長循環壽命和低自放電率的鋰二次電池已經被商品化并被廣泛使用。

作為鋰二次電池的正極活性材料，使用了鋰過渡金屬復合氧化物。在這樣的鋰過渡金屬復合氧化物中，主要使用具有高工作電壓和優異容量性能的鋰鈷復合金屬氧化物如LiCoO₂。然而，LiCoO₂由于因脫鋰引起的晶體結構不穩定而具有非常差的熱性能。此外，LiCoO₂昂貴，因此在使用大量的LiCoO₂作為電動車輛等的電源方面存在限制。

作為替代LiCoO₂的材料，已經開發了鋰錳復合金屬氧化物(LiMnO₂、LiMn₂O₄等)、鋰鐵磷酸鹽化合物(LiFePO₄等)或鋰鎳復合金屬氧化物(LiNiO₂等)等。在上述材料中，已經積極地對由于具有約200mAh/g的高可逆容量而由此容易實現高容量電池的鋰鎳復合金屬氧化物進行了研究和開發。然而，當與LiCoO₂相比時，LiNiO₂具有較低的熱穩定性，并且存在的問題在于，當在充電狀態下由于外部壓力等而發生內部短路時，正極活性材料自身分解，從而引起電池的破裂和著火。因此，作為在維持LiNiO₂的優異可逆容量的同時改善其低的熱穩定性的方法，已經開發了一部分鎳被Co、Mn或Al置換的鋰鎳鈷金屬氧化物。

然而，鋰鎳鈷金屬氧化物存在的問題在于其容量低。為了提高鋰鎳鈷金屬氧化物的容量，已經研究了增加鎳的含量的方法或提高每單位體積正極活性材料的堆積密度的方法。

典型地，為了制備具有高的每單位體積的堆積密度的高密度正極活性材料，已經使用了如下方法：制備小直徑前體和大直徑前體中的每一種，然后將其混合在一起并進行焙燒的方法；或者將所制備的前體分別回收，將其混合在一起，然后焙燒的方法。然而，在這種情況下，需要分離裝置、空間等來分離和回收所制備的小直徑前體和大直徑前體中的每一種，并且需要單獨的混合工序，從而存在制備成本和制備時間增加的問題。

因此，需要開發一種制備正極活性材料前體的方法，該方法能夠在降低制備成本和制備時間的同時均勻地混合小直徑前體和大直徑前體。

發明內容

技術問題