[发明专利]具有多孔结构的锂电池用正极活性物质及其制造方法

说明书

根据本发明的锂电池用阳极活性物质是由一次粒子的聚集体形成的二次粒子的内部整个区域分布有孔隙的多孔结构的粒子，其中，上述孔隙的分布形态呈放射形，因而能够具有宽的比表面积，由此电解液向孔隙内的流入变得容易，锂离子的迁移阻力减小，从而能够制造具有高输出功率特性的二次电池。

技术领域

本发明涉及具有多孔结构的锂电池用正极活性物质及其制造方法，更具体而言，涉及通过具有多孔结构而具有高比表面积和优异的效率特性的多孔锂电池用正极活性物质及其制造方法。

背景技术

随着手机、笔记本电脑等IT产业的扩展和便携设备的大众化，以锂二次电池为中心的小型二次电池的使用逐渐增加，为了满足消费者的高要求，高性能、轻量化电池的需求逐渐增加。

此外，作为绿色能源的一部分，对环保汽车的兴趣正在高涨，正在持续进行研究，以抢先占领需要具有高输出功率和高能量密度(如用于电动汽车的马达驱动用电源)的中大型汽车市场。

锂二次电池由正极、负极、电解质、隔膜构成。正极是决定电池的容量和性能的核心材料且属于成本比重高的项目，因此为了二次电池的商用化和性能提高，必须提高正极的性能。

二次电池用正极材料根据原料分为锂钴系(LCO)、锂镍系(LNO)、锂锰系(LMO)、磷酸铁锂系(LFP)，兼具LCO、LNO、LMO各自的优点的锂镍-钴-锰系(NCM)的使用比重越来越高。

近年来，电动汽车的市场以HEV(Hybrid Electric Vehicle，混合动力汽车)、PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，插电式混合动力汽车)为中心正在急剧扩展，由于重要的是HEV、PHEV具有重要的瞬间输出功率特性，因此正极活性物质也被要求高输出功率的特性。由此，为了提高输出功率特性，以往朝着减小正极活性物质的粒子大小来增加与电解液接触的比表面积以提高锂离子向电解液的移动率的方向进行了研究，但单纯地仅减小粒子大小，无法得到充分的输出功率，而且由于包含很小的微粉而在反复充放电循环的过程中被劣化，存在难以确保长寿命性能特性的问题。

为了解决这样的问题，进行了如下尝试：通过向正极活性物质粒子内部导入中空形态，增加与电解液接触的正极活性物质的表面积。

韩国专利注册第10-1345509号公开了在中心部有空间且在外侧具有由复合氧化物形成的外壳部的中空粒子结构形态的正极活性物质，但上述正极活性物质在高输出功率充放电时外壳部结构破坏的可能性高，由此有可能引起循环特性下降。

此外，韩国专利注册第10-1272411号公开了如下正极活性物质：在制造前体时，在氧化气氛下进行初始核生成工序，从而将镍锰复合氢氧化物粒子的外壳部厚度设定为二次粒子粒径的5％-45％，但由于孔隙以中空结构的形态仅向内侧形成，因此在持续充放电时，由于急剧体积膨胀而可能发生裂纹，如果形成裂纹而表面脱落，则内部露出或者难以维持球形粒子的形态。

虽然利用中空结构而能够在一定程度上提高输出功率特性且能够部分弥补在充放电过程中因体积变化而出现的粒子破裂等所致的长寿命特性劣化，但是难以充分确保粒子外部的电解液与粒子内部的电解液的连接通道而在改善方面存在局限，并且中空结构的表面积存在界限，此外，由于处于外壳形态的中空结构的特性，由物理压力导致的粒子破裂特性是脆弱的。

发明内容

技术课题

本发明所要解决的课题是提供一种具有改善的高输出功率特性和充放电稳定性的二次电池正极活性物质。

本发明的另一课题是提供一种制造上述锂电池用正极活性物质的方法。

解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明提供一种锂电池用正极活性物质，所述活性物质为由一次粒子的聚集体形成二次粒子且在所述二次粒子的内部整个区域分布有孔隙的多孔结构，所述孔隙的分布形态为从中心呈放射形。