[發明專利]鋰二次電池用正極活性材料前體的制備方法

在審

• 申請號: 202080033309.4
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN113784927A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 申昊錫;金元泰;柳淙烈;林英根;申先植;河昇哲
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 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

本發明涉及一種鋰二次電池用正極活性材料前體的制備方法，其中通過使用三個反應器，可以改善粒度均勻性和生產率；一種通過使用上述制備的鋰二次電池用正極活性材料前體制備鋰二次電池用正極活性材料的方法；以及一種包含上述制備的鋰二次電池用正極活性材料的鋰二次電池用正極和鋰二次電池。

技術領域

本發明涉及一種鋰二次電池用正極活性材料前體的制備方法；通過使用以上制備的鋰二次電池用正極活性材料前體制備鋰二次電池用正極活性材料的方法；以及包含以上制備的鋰二次電池用正極活性材料的鋰二次電池用正極和鋰二次電池。

背景技術

隨著對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顯著增加。在這些二次電池中，具有高能量密度、高電壓、長循環壽命和低自放電率的鋰二次電池已經被商業化并且被廣泛使用。

鋰過渡金屬復合氧化物已經被用作鋰二次電池的正極活性材料，并且在這些氧化物中，主要使用具有高工作電壓和優異的容量特性的諸如LiCoO₂的鋰鈷復合金屬氧化物。然而，由于LiCoO₂因鋰脫嵌導致晶體結構不穩定而具有非常差的熱性能并且昂貴，因此在將大量的LiCoO₂用作用于諸如電動車輛的應用的電源方面存在局限性。

已經開發了鋰錳復合金屬氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄)、鋰鐵磷酸鹽化合物(LiFePO₄等)或鋰鎳復合金屬氧化物(LiNiO₂等)作為替代LiCoO₂的材料。在這些材料中，已經更加積極地進行了對由于具有約200mAh/g的高可逆容量而可以容易地實現大容量電池的鋰鎳復合金屬氧化物的研究和開發。然而，LiNiO₂具有以下局限性，即LiNiO₂具有比LiCoO₂差的熱穩定性，并且當由于外部壓力而在充電狀態下發生內部短路時，正極活性材料本身會分解而導致電池的破裂和起火。因此，作為在維持LiNiO₂的優異的可逆容量的同時改善低熱穩定性的方法，已經開發了鋰鎳鈷金屬氧化物，其中一部分鎳(Ni)被鈷(Co)和金屬元素M(其中M為錳(Mn)或鋁(Al)中的至少一種)置換。

通常，正極活性材料的制備方法包含通過使用連續攪拌釜式反應器(CSTR)制備正極活性材料前體的方法和通過使用間歇式反應器制備正極活性材料前體的方法。連續攪拌釜式反應器(CSTR)在添加原料并且使其共沉淀的同時，排放由粒子構成的前體，而對于間歇式反應器，根據反應器的體積添加原料并且使其反應預定的時間，并且在反應完成之后排放前體。

通常，連續攪拌釜式反應器(CSTR)方法的優點在于容易控制金屬組成比，但是由于原料的添加和產品的排放連續地同時發生，因此在反應器中形成的正極活性材料前體的停留時間和反應時間可能會發生變化，并且因此，存在所形成的粒子的尺寸和組成不均勻的局限性。

因此，傾向于采用可以容易地控制粒子的尺寸并且可以制備具有均勻粒度的正極活性材料前體的間歇式方法，但是即使使用間歇式反應器，也難以制備具有均勻的粒度分布的正極活性材料前體，并且存在與連續攪拌釜式反應器(CSTR)方法相比生產率顯著降低的局限性。

因此，需要開發一種正極活性材料前體的制備方法，其中不僅粒度均勻性優異，而且生產率也優異。

現有技術文獻

(專利文獻1)日本專利申請公開第1995-0165428號

發明內容

技術問題

本發明的一個方面提供一種鋰二次電池用正極活性材料前體的制備方法，其中通過使用多個反應器的多級共沉淀方法，不僅粒度分布可以是均勻的，而且生產率也可以顯著增加。