[发明专利]锂二次电池用阳极活性物质的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂二次电池用阳极活性物质的制备方法，更详细地涉及具有均匀的组成且容易插入及放出锂离子的阳极活性物质的制备方法。

背景技术

电池大体上分为一次电池和二次电池，一次电池为利用不可逆反应来生成电，使用一次后不能重新使用的电池，一般使用的干电池、汞电池、伏打电池属于上述一次电池，与此不同，二次电池利用可逆反应而使用后能够充电并重新使用，铅蓄电池、锂离子电池、镍镉(Ni-Cd)电池等属于上述二次电池。

作为二次电池之一的锂离子电池包括：阴极，通常由碳素构成；阳极，通常由锂化合物构成；电解质，位于两极之间；以及电线，连接阴极和阳极。电解质内的锂离子当充电(charge)时向阴极侧移动，放电(discharge)时向阳极侧移动，在各极放出或吸收盈余电子而进行化学反应。在这样的过程中，上述电线中产生电子流动，由此发生电能。

锂二次电池的寿命、能量密度、热稳定性主要取决于阳极活性物质。众所周知，阳极活性物质的物性很大程度上受到活性物质的组成和制备方法的影响。

作为阳极活性物质的一般的制备方法，可以举如韩国公开特许第2009-0108964号中的固相反应法及如韩国公开特许第2011-0039657号中的共沉淀法，固相反应法为利用构成阳极活性物质的各元素的碳酸盐或氢氧化物，反复执行数次的混合及热处理过程来制造的方法，共沉淀法为使除了锂以外的构成阳极活性物质的各元素以溶液相混合后，将其共沉淀来制备的前体和锂源再次混合并进行热处理来制备阳极活性物质的方法。

但是，固相法由于在固相原料间的混合时存在流入杂质的危险，且由于利用固相的扩散来制备阳极活性物质，而难以制备均匀的组成的相，并难以控制最终粒子的大小，制备时能量及时间的消耗大。共沉淀法则为了得到均匀的沉淀而需要工序的精密控制，且不能避免用于沉淀而添加的添加剂所引起的污染，并生成大量的废液，虽然与固相反应法相比能够制备均匀的组成的活性物质，但仍然存在组成上不均匀的问题。

因此，对不生成如废液的副产物，环保，并具有极其优秀的组成均匀性，没有污染，且能够以单纯的工序在短时间内以低费用进行大量生产的高容量阳极活性物质的制备方法的开发，在当前是非常需要的。

发明内容

本发明的目的在于，提供前体水溶液及利用该前体水溶液的锂二次电池用阳极活性物质的制备方法，在制备锂二次电池用阳极活性物质时，能够制备具有优秀的组成均匀性且锂离子的插入及解吸容易的阳极活性物质。

本发明一实施例的锂二次电池用阳极活性物质的制备方法，能够对前体水溶液进行热处理来制备阳极活性物质，上述前体水溶液含有锂前体、迁移金属前体及包含羧基的有机酸，并具有满足根据以下式1定义的以下式2的傅里叶变换红外(FTIR)光谱，

式1：

式2：

0.5≤C.I.<1

上述式1中，％Transmittance(1700)为使上述前体水溶液凝胶化而得的前体凝胶的傅里叶变换红外光谱的位于1700至1710cm^-1波数的波峰的透过率，上述％Transmittance(1550)为同一傅里叶变换红外光谱的位于1550至1610cm^-1波数的波峰的透过率。

本发明一实施例的锂二次电池用阳极活性物质的制备方法中，迁移金属前体可以为选自镍、钴、锰、铝、镁、铬、铁、锆、钛、锌、钪、钇、铌、钼及钌的组中的一种或两种以上的前体。

本发明一实施例的锂二次电池用阳极活性物质的制备方法中，锂前体及迁移金属前体可相互独立地为硝酸盐、醋酸盐、氢氧化物、氯化物、硫氧化物或它们的混合物。

本发明一实施例的锂二次电池用阳极活性物质的制备方法中，前体水溶液可以以满足以下式3或以下式4的方式含有锂前体及迁移金属前体，

式3：

Li_1+xNi_αMn_βCo_γM'_δO₂

式3中，x为－0.04≤x<1的实数，α、β、γ、δ为满足α+β+γ+δ＝1，且0≤α<1、0≤β<1、0≤γ<1及0≤δ<1的实数，M'为选自铝、镁、铬、铁、锆、钛、锌、钪、钇、铌、钼及钌的一种以上的金属，

式4：

LiMn_2-yM_yO₄