[发明专利]用于制造包含具有多层结构的金属氧化物的正极活性材料的前体和使用其制造的锂二次电池用正极活性材料

说明书

本发明提供一种用于制造二次电池用正极活性材料的前体和使用所述前体制造的锂二次电池用正极活性材料，所述前体包含：核，所述核由包含镍(Ni)和锰(Mn)且还包含除羟基(OH)之外的阴离子的过渡金属氢氧化物或包含镍(Ni)、锰(Mn)和钴(Co)且还包含除羟基(OH)之外的阴离子的过渡金属氢氧化物构成；和壳，所述壳由包含钴(Co)且还包含除羟基(OH)之外的阴离子的过渡金属氢氧化物构成。

技术领域

本申请要求于2015年10月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2015-0147124号的优先权和权益，通过参考将其内容以其完整形式并入本文中。

本发明涉及用于制造包含具有多层结构的金属氧化物的正极活性材料的前体和使用其制造的锂二次电池用正极活性材料。

背景技术

由于化石燃料使用的快速增长，对替代能源和清洁能源使用的需求在增加，为了满足需求，对使用电化学的发电和电能存储领域进行了最积极地研究。

作为使用电化学能量的电化学装置的代表性实例，目前使用二次电池且其应用正在逐渐扩大。

近来，随着用于便携式装置如便携式计算机、便携式电话、照相机等的技术不断发展和对其需求的持续增长，对作为电源的二次电池的需求急剧增加。在这些二次电池中，一直在对具有高能量密度、高运行电势、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池进行研究，这些锂二次电池可商购获得并被广泛使用。

作为锂二次电池，主要使用含锂的钴氧化物(LiCoO₂)，此外，还考虑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)。

作为锂二次电池的正极活性材料，主要使用含锂的钴氧化物(LiCoO₂)，此外，还考虑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，LiCoO₂具有优异的寿命特性和充/放电效率，由此是最经常使用的，但是其缺点是高温安全性低，并且用作原料的钴由于其资源限制而昂贵，由此在价格竞争方面存在局限性。

锂锰氧化物如LiMnO₂和LiMn₂O₄的优点在于它们具有优异的热稳定性，并且它们便宜并且易于合成，但是存在容量小、高温特性差且导电率低的问题。

另外，LiNiO₂类正极活性材料比较便宜并显示了诸如高放电容量的电池特性，但随着伴随充放电循环的体积变化，展示晶体结构的急剧相变。此外，存在当暴露于空气和湿气时稳定性突然降低的问题。

因此，近来已经提出了其中一部分镍被另一种过渡金属如锰或钴取代的锂过渡金属氧化物作为替代材料。然而，这种金属取代的镍基锂-过渡金属氧化物具有的优点在于，其具有相对优异的循环特性和容量特性。然而，即使在这种情况下，当长时间使用时，循环特性急剧下降，且不能充分解决诸如由电池产生气体而导致的溶胀和由化学稳定性差而导致的热稳定性劣化的问题。

因此，高度需要甚至在表现出改进的容量和输出特性的同时，还能够解决热稳定性问题的正极活性材料。

发明内容

技术问题

本发明在一些实施方案中寻求解决现有技术的上述缺陷和本领域中长期突出的技术问题。