[发明专利]制备锂二次电池的正极添加剂的方法

说明书

本发明提供了一种锂二次电池用正极添加剂的制备方法，该方法能够减少在制备过程中产生的Li基副产物和未反应的锂氧化物的量，从而显著减少电极工作时产生的气体量。

技术领域

本申请要求于2017年11月22日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0156744号和2018年11月20日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0143870号的优先权和权益，通过援引将其全部内容并入本文。

本发明涉及一种制备锂二次电池的正极添加剂的方法，其能够减少在制备过程中产生的副产物和未反应的材料，从而显著减少电极工作时产生的气体量。

背景技术

随着对移动设备的技术开发和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求已迅速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和高电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池可商购获得并被广泛使用。

石墨主要用作锂二次电池的负极材料，但由于石墨的单位质量的容量小至372mAh/g，因此难以增加锂二次电池的容量。因此，作为比石墨容量更高的非碳负极材料，已经开发并使用了用于与锂形成锂-金属化合物的材料，例如硅、锡及其氧化物，但由于这些负极材料在初始充电/放电期间的初始效率低，因此它们具有高的不可逆容量损失。

为了克服这一点，已经研究并提出了一种通过使用以下材料来弥补负极的不可逆容量损失的方法，该材料可以为正极材料提供锂离子源或储库，并在初始循环后具有电化学活性，从而使整个电池的性能不劣化。具体而言，存在一种方法，其在正极中使用包含过量锂的锂镍基氧化物(例如，Li₂NiO₂)作为牺牲正极材料或不可逆添加剂(或过放电抑制剂)。

然而，锂镍基氧化物主要通过使镍氧化物或碳酸镍与过量的锂氧化物反应而制造，在这种情况下，未反应的锂氧化物(Li₂O)或副产物(例如LiOH或Li₂CO₃)残留在最终制造的锂镍基氧化物中。残留在锂镍基氧化物中的未反应的锂氧化物和副产物在电池的初始循环期间分解，并产生过量的气体，例如O₂和CO₂。当制备用于制备电极的组合物时，诸如LiOH等副产物与电极的粘合剂成分反应，从而增加组合物的粘度或引起胶凝化，因此使得难以均匀地涂布用于形成活性材料层的电极组合物，并且使电池的特性劣化。此外，源自游离LiOH的游离Li和/或LiOH使正极的循环效率劣化。

发明内容

[技术问题]

本发明的目的在于提供一种制备锂二次电池的正极添加剂的方法，其能够减少Li基副产物和未反应的锂氧化物的量，从而显著减少电极工作时产生的气体量。

此外，本发明的目的在于提供一种按照所述制备方法制造的显著减少导致气体产生的Li基副产物和未反应材料的量的锂二次电池用正极添加剂，以及包含该正极添加剂且显示出优异的电化学特性的锂二次电池用正极和锂二次电池。

[技术方案]

根据本发明的示例性实施方式，提供了一种锂二次电池用正极添加剂的制备方法，其包括：将锂原料、镍原料和元素M的原料混合并将其在惰性气体气氛下进行热处理，以制造以下化学式1的锂镍氧化物，其中，所述热处理包括：在300℃至500℃下的第一热处理；在第一热处理后的在550℃至800℃下的第二热处理，并且第一热处理进行的时间为热处理总持续时间的30％至50％，其中，所述正极添加剂包含化学式1的锂镍氧化物：

[化学式1]

Li₂Ni_1-xM_xO₂

其中，在化学式1中，M选自由过渡金属、两性元素、P、F和B组成的组，其中，M不是镍，并且0x1。