[发明专利]用于锂二次电池的正极活性材料及其制备方法

说明书

相互参考的相关申请

本申请基于1999年6月17日向韩国工业产权局申请的No．99－22765专利申请，该内容结合入本文供参考。

本发明涉及一种用于锂(Li)二次电池的正极活性材料及其制备方法，更具体地涉及一种用于锂二次电池的正极活性材料，该二次电池的表面性质通过用金属的醇盐溶液表面处理正极材料Li_aNi_1－x－yCo_xM_yO₂，Li_aNi_1－x－yCo_xM_yO_2－zF_z或Li_aNi_1－x－yCo_xM_yCo_2－zS_z而得到改变，以及涉及其制备方法。

(b)相关技术的描述

由于诸如摄像机、个人电话以及个人计算机的无绳的便携器具的小型化、重量减少、以及增加的功能的先进的应用，对用于驱动这些器具的电源的需求逐步增强。具体地，全世界正提高对可充电锂二次电池的研究和开发，以抢在对高能量密度电池需要的前面。

锂二次电池使用阳极和能够嵌入和脱嵌锂离子的阴极材料，并且通过在阴极和阳极之间填充有机物或聚合物电解质以迁移锂离子而制备。该电池通过在阴极和阳极中嵌入和脱嵌锂离子时的氧化还原反应而产生电能。

锂二次电池使用碳材料或锂金属作为阳极以及使用可嵌入／脱嵌硫属化物化合物作为阴极。因为当锂金属用作阳极时离析树枝状晶体，具有爆炸以及降低再充电效率的缺点，因而用碳材料替代锂金属。

另一方面，现在研究使用诸如LiCoO₂，LiMn₂O₄，LiNi_1－xCo_xO₂(O＜x＜1)和LiMnO₂的复合金属氧化物作为阴极，因为最初使用的铬氧化物，MnO₂等等具有再充电效率和安全性低的问题。

由于其高的放电容量，使用含镍的正极活性物质的锂二次电池具有制造高容量电池的潜能，但是需要开发更多的含镍的活性物质以克服与其有关的耐久性低和LiNi_1－xCo_xO₂(0＜x＜1)组织不稳定的缺点。

已经对具有由Co，Mn等部分替代Ni的LiNi_1－xM_xO₂(0＜x＜1)粉末进行了使用固态工艺、共沉淀方法、聚合物螯合剂等的合成方法的研究和开发，以提高碱性镍基阴极化合物－LiNiO₂的组织稳定性、放电容量以及使用寿命。

LiNiO₂的缺点是难以合成，尽管具有200mAh／g的充电容量，由于耐久性差而不能应用于电池中。

使用LiCoO₂的缺点则是在高放电电流条件下稳定性低。但是由于具有优异的电极性能、高电池电压和在室温下的10^－2－1S／cm范围的导电率，LiCoO₂已被广泛应用。

为了解决这些缺点，韩国专利申请No．97－56444最近公开了具有由Co或Mn代替部分Ni的LiNi_1－xM_xO₂粉末，以及加入少量第三种非钴金属的LiNi_1－xCo_xM_yO₂(其中M=Al，Mg，Sr，La，Ce等，0＜x＜1，0＜y＜1)粉末。另外，美国专利5773168公开了用F代替LiNiO₂中的部分氧的活性材料。

但是，尽管上述发明解决了现有技术中的问题，仍存在组织稳定性和耐久性低的困难。