[发明专利]二次电池用正极活性材料前体、正极活性材料、其制备方法以及包含其的锂二次电池

权利要求书

1.一种二次电池用正极活性材料前体，所述正极活性材料前体包含镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)，

其中所述镍(Ni)和钴(Co)处于非氧化的氢氧化物形式，并且所述锰(Mn)处于氧化的形式，

其中Mn氧化物为其中Mn为四价的MnO₂的形式，

其中所述正极活性材料前体由式1表示：

[式1]

x(Ni_1-a-bCo_aM¹_b(OH)₂)·y(MnO₂)

其中，在式1中，M¹包括选自如下中的至少一种：铁(Fe)、钒(V)、钼(Mo)、铝(Al)、钠(Na)、钛(Ti)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)、锆(Zr)、镁(Mg)和钾(K)，

0.25≤x≤0.5，0.5≤y≤0.75，x+y＝1，0a≤0.6并且0≤b≤0.4。

2.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料前体，其中所述正极活性材料前体为一次粒子聚集而成的二次粒子的形式，并且所述一次粒子具有50nm～500nm的粒径。

3.根据权利要求1所述的二次电池用正极活性材料前体，其中所述正极活性材料前体具有1.4g/cc以上的振实密度。

4.一种制备权利要求1所述的二次电池用正极活性材料前体的方法，所述方法包括如下步骤：

将含镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)过渡金属阳离子的溶液、碱性溶液和含铵离子的溶液连续添加到反应器中；以及

在向所述反应器中不添加气体的情况下或者在连续添加含氧气的气体的同时通过共沉淀形成正极活性材料前体，其中镍(Ni)和钴(Co)处于非氧化的氢氧化物形式并且锰(Mn)处于氧化的形式，

其中Mn氧化物为其中Mn为四价的MnO₂的形式。

5.根据权利要求4所述的方法，其中不将氮气(N₂)、氩气(Ar)和碳酸(H₂CO₃)气体添加到所述反应器中。

6.根据权利要求4所述的方法，其中当添加所述含氧气的气体时，所添加的氧气(O₂)的流量满足方程式1，

[方程式1]

(每小时添加的锰(Mn)的量(mol)×2)/0.089≤添加的氧气(O₂)的流量(L/h)≤1.1×{{每小时添加的锰(Mn)的量(mol)×2)/0.089}。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述正极活性材料前体由式1表示：

[式1]

x(Ni_1-a-bCo_aM¹_b(OH)₂)·y(MnO₂)

其中，M¹包括选自如下中的至少一种：铁(Fe)、钒(V)、钼(Mo)、铝(Al)、钠(Na)、钛(Ti)、铜(Cu)、铬(Cr)、铌(Nb)、锆(Zr)、镁(Mg)和钾(K)，

0.25≤x≤0.5，0.5≤y≤0.75，x+y＝1，0a≤0.6并且0≤b≤0.4。

8.根据权利要求7所述的方法，其中通过进一步将含M¹阳离子的溶液添加到所述反应器中来进行所述共沉淀。

9.一种制备二次电池用正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：

将根据权利要求4制备的正极活性材料前体与锂原料混合；以及

在所述混合之后在750℃～1000℃下烧结以形成锂复合过渡金属氧化物。