[发明专利]锂金属氧化物复合物、其制备方法和包括其的锂二次电池

说明书

技术领域

实施例涉及一种用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物、一种制备该锂金属氧化物复合物的方法和一种包括该锂金属氧化物复合物的锂二次电池。更具体地讲，实施例涉及一种包含锰金属化合物的核部和三元系金属化合物的壳部的用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物、一种制备该锂金属氧化物复合物的方法和一种包括该锂金属氧化物复合物的锂二次电池。

背景技术

近来随着诸如移动电话、可携式摄像机和笔记本计算机的便携式装置的发展、小型化和质轻的需要，需要增强用作这样的装置的电源的锂二次电池的特性，例如高容量、长的寿命循环和高稳定性。此外，随着对车辆电气化的兴趣的增加，作为电动车辆电源的有力的候选对象，锂二次电池的使用正在增加。

锂二次电池通常包括锂离子嵌入到其中或者锂离子从其中脱嵌的正极和负极、防止正极与负极之间的物理接触的隔板以及传输锂离子的电解质。在锂离子嵌入到正极和负极中或者从正极和负极脱嵌的同时，锂二次电池通过电化学氧化和还原反应产生电。

随着锂二次电池的应用的扩展，正极活性物质的开发正在进行中。通常通过以合适的比例混合其稳定性得到确保的锰（Mn）基锂金属氧化物与具有高容量的三元系金属锂金属氧化物来制备正极活性物质。虽然以合适的比例混合锂金属氧化物的上述方法可以确保高容量和稳定性，但是颗粒的形状变形，或者颗粒的分布改变，使得每单位体积的能量密度或者电池的耐久性会降低。

发明内容

本发明的一方面提供了一种用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物，其可以以Mn金属化合物的核部和三元系金属化合物的壳部的单一形态形成，从而同时确保高容量和稳定性，并且不会导致颗粒形状或颗粒分布的变化，从而提高了每单位体积的能量密度、寿命循环特性和耐久性。

本发明的另一方面提供了一种制备用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物的方法。

本发明的又一方面提供了一种包括用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物的锂二次电池。

根据实施例中的至少一个实施例，一种用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物包括：由Mn金属化合物制成的核部和位于核部的外面由三元系金属化合物形成的壳部。

核部的Mn金属化合物可包括从由Mn(OH)₂、MnCO₃、MnO、MnO₂和Mn₂O₃组成的组中选择的一种或多种。壳部的三元系金属化合物可由式Mn_xNi_yM_z(OH)₂（其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，M=Co、Zr、Al、Mg、Ag或Mo）表示。

核部可成形为针形。

核部的厚度与壳部的厚度之比可在1:0.1至1:10的范围内。

Mn金属化合物与三元系金属化合物的重量比可在1:0.5至1:20的范围内。

核部还可包括由多糖或炭黑制成的表面包覆层。

根据另一实施例，提供了一种制备用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物的方法，该方法包括：混合Mn金属盐水溶液、螯合剂和pH调节剂，以沉淀出初级前驱物；对获得的初级前驱物进行热处理；将热处理过的初级前驱物与三元系金属盐水溶液、螯合剂和pH调节剂混合，以沉淀出次级前驱物；以及将获得的次级前驱物与含锂化合物混合，以通过烧结来合成粉体。

可在范围为200℃至400℃的温度下执行所述热处理。

上述方法还可包括在初级前驱物的热处理之前包覆初级前驱物的表面。

可使用多糖或炭黑包覆初级前驱物来执行表面包覆。

根据又一实施例，一种锂二次电池包括用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物。

附图说明

包括附图，以提供对本公开更进一步的理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的示例性实施例，并与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的用于锂二次电池的锂金属氧化物复合物的制备方法的示意图；

图2示出了本发明的示例1中制备的初级前驱物的SEM照片和用于鉴定初级前驱物的切面中的金属分布的能量色散X射线谱（EDS）结果；

图3示出了本发明的示例1中制备的、由核部和壳部构成的次级前驱物的SEM照片和用于鉴定次级前驱物的切面中的金属分布的EDS结果；以及

图4示出了本发明的示例1中制备的次级前驱物的电子显微镜照片以及核部和壳部的示意性形状。