[发明专利]制备可充电锂电池的正极活性材料的方法

说明书

                   本申请的交叉参考

本申请是以2000年9月25日和2001年6月26日向韩国工业产权局提交的韩国专利申请№.2000-56247和№.2001-35727为基础的，这两个专利申请的内容引作本申请的参考文献。

                          发明领域

本发明涉及一种制备可充电锂电池的正极活性材料的方法，特别是一种经济、可行的、使用简单的工艺制备可充电锂电池的正极活性材料的方法。

                          发明背景

可充电锂电池使用能放出或嵌入锂离子的材料作为正极和负极的活性材料。使用有机溶剂或聚合物作为电解质。可充电锂电池产生电能的原因是活性材料在锂离子嵌入和放出反应期间的化学势的变化。

在早期的开发中，使用金属锂作为可充电锂电池中的负极活性材料。然而，由于金属锂与电解质的高反应性和金属锂枝状晶体的形成问题，近来则广泛使用能够可逆嵌入锂离子的碳材料以替代金属锂。使用碳基活性材料，可以防止与金属锂有关的潜在的安全性问题，同时得到相对较高的能量密度和显著提高的循环寿命。特别是可以将硼加入到含碳的材料中，得到涂敷硼的石墨(BOC)，从而提高含碳材料的容量。

使用能嵌入或放出锂离子的硫族化合物作为可充电锂电池中的正极材料。其典型的例子包括LiCoO₂，LiMn₂O₄，LiNiO₂，LiNi_1-xCo_xO₂(0＜x＜1)和LiMnO₂。锰基材料诸如LiMn₂O₄和LiMnO₂等比其他材料容易制备和便宜，而且对环境有益。但是，锰基材料的容量较低。LiNiO₂虽不贵且具有高容量，但却难以制成所需的结构，而且在充电状态下相对不稳定导致电池安全性问题。LiCoO₂相对较昂贵，但是由于其具有好的导电性和高的电池电压而被广泛使用。大多数市场上销售的可充电锂电池(至少大约95％)使用LiCoO₂作为正极活性材料。

尽管LiCoO₂具有良好的循环寿命特性和良好的平板放电分布，但仍然需要提高其电化学性能，如良好的循环寿命和高的能量密度。

满足这一需要的一种方法是用其他金属部分地取代LiCoO₂中的钴。索尼(Sony)公司通过往LiCoO₂中掺入大约1至5％重量的Al₂O₃来研究Li_xCo_1-yAl_yO₂。A&TB(Asahi&Toshiba电池有限公司)通过用锡部分地取代LiCoO₂中的钴，研究了一种掺入锡的钴基活性材料。

尽管这些研究已经取得了进展，但仍需要增强诸如高容量、长寿命周期、高能量密度等电化学性能，并提高其热安全性。

                    发明概述

本发明的一个目的是提供一种通过简单工艺制备经济的可充电锂电池正极活性材料的方法。

本发明的另一个目的是提供一种通过简单工艺制备具有均匀涂层的经济的可充电锂电池正极活性材料的方法。

本发明的再一个目的是提供一种制备具有更长循环寿命和良好放电电压的可充电锂电池正极活性材料的方法。

为了达到这些目的，本发明提供一种制备可充电锂电池正极活性材料的方法。在该方法中，把锂氧化合物和含有涂敷元素源的有机溶液或者含有涂敷元素源的水溶液放入混合器，并用所述的有机溶液或水溶液涂敷该锂氧化合物，同时升高环境温度并进行搅拌。然后，对已涂敷过的锂氧化合物进行热处理，以在该锂氧化合物上形成表面处理层。当所述的有机溶液或水溶液包含Al源或B源时，在该锂氧化合物上就形成Al₂O₃层或含B氧化物的表面处理层。

                       附图简述

通过参考下面的详细描述同时考虑附图，对本发明更完整的了解和其许多伴随的优点将会很清楚同时更容易理解。其中：

图1是分别解释本发明的正极活性材料生产过程和常规的生产过程的示意图；