[发明专利]过渡金属氧化物的前体、锂和过渡金属氧化物的复合物、包含所述复合物的正极和二次电池

说明书

本发明提供一种由如下化学式1表示的过渡金属氧化物的前体。[化学式1] Ni_aMn_bCo_{1‑(a+b+c+d)}Zr_cM_d[OH_(1‑x)2‑y]A_(y/n)

技术领域

本发明涉及过渡金属氧化物的前体、锂和过渡金属氧化物的复合物、以及包含所述复合物的正极和二次电池，且更具体地，涉及具有低电阻和高输出的过渡金属氧化物的前体、锂和过渡金属氧化物的复合物、以及包含所述复合物的正极和二次电池。

本申请要求2014年10月31日在韩国提交的韩国专利申请10-2014-0149818号的优先权，其公开内容通过参考并入本文中。

背景技术

近来，对能量存储技术的兴趣日益增长。随着能量储存技术的应用领域已经扩展到移动电话、摄像机、膝上型计算机以及甚至电动汽车，已经对电化学装置的研究和开发做了很多努力。在这方面，电化学装置受到最多的关注，且其中，重点关注能够再充电的二次电池的开发，且最近在开发这种电池时，正在进行新电极和电池设计的研究和开发以提高容量密度和比能量。

对于锂二次电池的正极活性材料，主要使用含锂的钴氧化物(LiCoO₂)，且此外，可以设想使用：含锂的锰氧化物如具有层状晶体结构的LiMnO₂和具有尖晶石晶体结构的LiMn₂O₄；以及含锂的镍氧化物(LiNiO₂)。

在上述正极活性材料中，如今LiCoO₂由于具有包括良好循环特性的良好性能而被广泛使用，但其缺点是安全性低且由于作为原料的钴的资源有限而价格高。由于锂锰氧化物如LiMnO₂和LiMn₂O₄使用资源丰富且环境友好的锰作为原料，所以作为能够代替LiCoO₂的正极活性材料而受到大量关注。然而，锂锰氧化物的缺点是容量低且循环特性差。

此外，诸如LiNiO₂的锂/镍类氧化物比钴类氧化物更便宜并且当充电至4.25V时显示出高的放电容量，并且掺杂的LiNiO₂的可逆容量接近约200mAh/g，高于LiCoO₂的容量(约153mAh/g)。因此，虽然平均放电电压和体积密度稍低，但是包含LiNiO₂正极活性材料的商业电池具有改善的能量密度，并因此近来正在大力开展关于镍类正极活性材料的研究以开发高容量电池。

因此，许多较早的技术集中在改善LiNiO₂类正极活性材料的性能和生产LiNiO₂的方法，并已经提出了通过过渡金属如Co和Mn对部分镍取代的锂过渡金属氧化物。然而，仍然存在未解决的问题，LiNiO₂类正极活性材料的生产成本高、因电池产生气体而造成膨胀、化学稳定性低且pH高。

为了解决这些问题，一些现有技术试图通过将诸如LiF、Li₂SO₄、Li₃PO₄的材料应用到锂/镍-锰-钴氧化物的表面来改善电池性能，但在这种情况下，所述材料仅被定位在锂/镍-锰-钴氧化物的表面上，引起问题；在发挥期望水平的效果方面存在限制，并且需要额外的工艺以将材料施加到锂/镍-锰-钴氧化物的表面。

然而，尽管进行了各种尝试，但尚没有开发出具有令人满意的性能的锂和过渡金属氧化物的复合物。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决所述问题，并且旨在提供包含特定阳离子和阴离子的前体、和具有低电阻和高输出的包含由所述前体制造的锂和过渡金属氧化物的复合物的二次电池。