[发明专利]包含用于合成锂钴氧化物的正极活性材料的锂二次电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种锂二次电池及其制备方法，更具体地涉及一种其中应用低成本正极活性材料并在正极侧上形成锂金属的负极活性材料的锂二次电池。根据本发明的锂二次电池能够在低的单位生产成本下生产，这是因为其采用由相对廉价的Co、CoO、Co₃O₄和Li₂O组合形成的复合物代替作为普通正极活性材料的LiCoO₂，且所述锂二次电池还由于其简单的制造工艺而容易批量生产，这是因为LiCoO₂是在不需要单独的热处理工艺的条件下由于电池的运行而通过电化学反应合成的。另外，根据本发明的锂二次电池能够抑制由大气中的氧气和湿气导致的锂金属表面氧化膜的形成，由此结果提高循环寿命特性，这是因为通过在所述负极集电器上形成所述锂的薄膜的工艺以与大气隔绝的状态来涂布锂的薄膜。

技术领域

本申请主张基于2016年7月21日提交的韩国专利申请10-2016-0092453号的优先权权益，通过参考将其全部内容以其完整形式并入本文中。

本发明涉及一种锂二次电池及其制备方法，且更具体地，涉及一种其中应用低成本正极活性材料并且在正极侧上形成锂金属的负极活性材料的锂二次电池。

背景技术

近来，正在开发诸如蜂窝电话、无线家用电器和电动车辆的需要电池的各种装置。随着这些装置的开发，对二次电池的需求也在增加。特别地，随着电子产品小型化的趋势，二次电池也变得更轻且更小。

根据这一趋势，使用锂金属作为活性材料的锂二次电池正受到关注。锂金属具有低的氧化还原电位(相对于标准氢电极为-3.045V)和高的重量能量密度(3860mAh·g^-1)，由此预计是一种用于高容量二次电池的负极材料。

自二十世纪七十年代以来，能够嵌入并脱嵌锂离子的金属硫属元素化物已被用作这种锂二次电池的正极活性材料。然而，由于工作电压低，已经替代采用了复合金属氧化物如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiNi_1-yCo_yO₂(0y1)和LiMnO₂，并投入实际使用或研究。

特别地，据报道，在1980年将LiCoO₂用作锂二次电池的正极活性材料，此后迄今为止已被广泛研究，并已被用作商用锂二次电池的正极活性材料。然而，在其中制备LiCoO₂的单位成本占制备电池的单位成本的大部分(约25％)的情况下，并由于锂二次电池领域的竞争日益加剧，锂二次电池制造商被迫尽其最大努力以进一步降低生产成本。

LiCoO₂的高单位成本归因于以下两个原因。首先，钴原料制备的单位成本高是原因之一。其次，大批量生产规模的质量控制和工艺控制的成本是另一个原因。特别地，在质量控制和工艺控制方面，电池制造商的目标是获得具有优化物理性质的高度可再现产品，其中所有批次的目标都是与上述优化性能几乎没有变化。具有高度可再现性和极低的性能波动的LiCoO₂是在大规模生产锂电池的生产线中的重要因素，所述生产线现在是显著自动化的。

现有技术文献

[专利文献1]日本专利申请未审公布的2015-159098号，“Active Material(活性材料)”。

发明内容

技术问题

如上所述，主要用作锂二次电池用正极活性材料的LiCoO₂具有制备单位成本高的缺点。因此，作为各种研究的结果，本发明人已经发现了通过使用廉价的前体材料在不需要单独的合成工艺的条件下因电池的初始充电而通过电化学反应来合成LiCoO₂的方法，并且完成了本发明。