[发明专利]锂镍复合氧化物及其的制备方法、以及正极活性物质

说明书

技术领域

本发明涉及锂镍复合氧化物的制备方法、由该方法制得的锂镍复合氧化物以及包含该锂镍复合氧化物的正极活性物质。

背景技术

随着对于移动设备的技术开发和需要增加，对于作为能源的二次电池的需也急剧增加，而在这种二次电池中，显示高能量密度和工作电位、循环寿命长、且自放电率低的锂二次电池被普及并广泛使用。

另外，随着对于环境问题的关注度变高，正在研究能够替代作为大气污染的主要原因之一的汽油车辆、柴油车辆等使用化石燃料的车辆的电动汽车、混合动力电动汽车。

作为这种电动汽车、混合动力电动汽车等的动力源，主要使用镍氢金属二次电池，但正在活跃进行使用高的能量密度和放电电压的锂二次电池的研究，且一部分已处于普及阶段。

作为锂二次电池的正极活性物质，主要使用含有锂的钴氧化物，此外，也考虑使用层状晶体结构、尖晶石晶体结构等的含有锂的锰氧化物和含有锂的镍氧化物。

在上述正极活性物质中，含有锂的钴氧化物的寿命特性及充放电效率优良，因而使用最多，但由于高温安全性差，且作为原料使用的钴因受资源限制而昂贵，因而存在价格竞争力受限的缺点。层状晶体结构、尖晶石晶体结构等的含有锂的锰氧化物虽然具有热安全性优良、价格低廉、容易合成等优点，却存在容量小、高温特性差、且传导性低的问题。

另外，锂镍氧化物虽然价格比较低廉且显示出高的放电容量的电池特性，但随着充放电循环引起的体积变化，发生晶体结构的急剧相变，当露出于空气和湿气时，存在稳定性急剧下降的问题。

为了解决这种问题，试图并研究了将分别以1:1或1:1:1混合镍-锰和镍-钴-锰的锂氧化物使用于正极活性物质的情况。与单独使用各个过渡金属来制造的电池相比，以混合镍、钴或锰的方式制成的正极活性物质的各种物性得到了提高，但是制造工序的简化及高效率特性的改善等仍是需要解决的问题。

尤其，包含现有的正极活性物质的锂二次电池在用于产生高容量的高电压充放电条件下，呈现不稳定的寿命特性，从而难以适用于电动汽车等，当前就需要改善这种问题。

现有文献

日本公开特许第2008-047306号

发明内容

本发明要解决的第一技术问题在于，提供能够在锂镍氧化物中调节镍二价(Ni^II)及三价(Ni^III)的比率，由此提高二次电池的容量特性的锂镍复合氧化物的制备方法。

本发明要解决的第二技术问题在于，提供利用上述制备方法制成的锂镍复合氧化物。

本发明要解决的第三技术问题在于，提供包含上述锂镍复合氧化物的正极活性物质。

本发明要解决的第四技术问题在于，提供包含上述正极活性物质的正极及锂二次电池。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种锂镍复合氧化物的制备方法，该方法包括混合锂镍氧化物及聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP，polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene)共聚物，并对该混合物进行热处理的步骤。

另外，本发明提供具有以下化学式1的锂镍复合氧化物。

＜化学式1＞

Li_wNi^II_x1Ni^III_x2Mn_yCo_zF_dO_2-d

在上述化学式中，

x1+x2+y+z＝1，

0.4≤x1+x2≤0.9，

0＜y≤0.6及0＜z≤0.6，

0.9≤w≤1.3，

0＜d≤0.3。

另外，本发明提供包含上述锂镍复合氧化物的正极活性物质。

进而，本发明提供包含上述正极活性物质的正极及锂二次电池。

发明效果

根据本发明一实施例的锂镍复合氧化物的制备方法，通过使用聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVdF-HFP)共聚物，能够调节镍二价(Ni^II)及三价(Ni^III)的比率，尤其，能够提高镍二价的比率，由此能够提高二次电池的容量特性。

附图说明

在本说明书中所附的以下附图用于例示本发明优选实施例，与如上所述的发明内容一同起到更加容易理解本发明的技术思想的作用，因而本发明不应解释为仅限定于这种附图中所记载的事项。