[发明专利]洗涤正极活性材料的方法、包含该洗涤方法的制备正极活性材料的方法以及由此制备的正极活性材料

说明书

本发明涉及一种洗涤正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：(1)准备锂复合过渡金属氧化物，所述锂复合过渡金属氧化物包含Ni、Co和Mn，并且具有60摩尔％以上的Ni含量；(2)将所述锂复合过渡金属氧化物投入水中；以及(3)向投入了所述锂复合过渡金属氧化物的水中加入弱酸，以将pH调节到7至10。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月4日提交的韩国专利申请第10-2018-0051714号的优先权和权益，其公开内容通过引用被整体并入本文中。

技术领域

本发明涉及二次电池用正极活性材料、其制备方法以及包含其的锂二次电池，所述二次电池用正极活性材料包含具有优异可涂覆性的复合涂层。

背景技术

随着移动设备的发展和需求的增加，对作为环境友好性替代能源的二次电池的需求正在迅速增加。在二次电池中，表现出高能量密度和高电压并且具有较长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经被商业化并被广泛使用。

使用锂过渡金属复合氧化物作为锂二次电池用正极活性材料，其中，主要使用具有高工作电压和优异容量的锂钴复合金属氧化物LiCoO₂。然而，由于LiCoO₂因脱锂导致的晶体结构不稳定而具有非常差的热特性，并且价格昂贵，因此在作为电动车辆领域中的电源的大量使用中存在限制。

作为LiCoO₂的替代物，开发了锂锰复合金属氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄)、磷酸铁锂化合物(LiFePO₄)或锂镍复合金属氧化物(LiNiO₂)。其中，较积极地进行了锂镍复合金属氧化物的研究和开发，所述锂镍复合金属氧化物由于约200mAh/g的高可逆容量而容易实现高容量电池。然而，与LiCoO₂相比，LiNiO₂的热稳定性差，并且当充电时，LiNiO₂在由于来自外部的压力而发生内部短路时分解，从而导致电池破裂和着火。

为此，作为保持LiNiO₂优异的可逆容量并且改善低的热稳定性的方法，已经开发了用钴(Co)置换一些镍(Ni)的镍-钴-锰类锂复合金属氧化物(下文中被简称为“NCM类锂氧化物”)。

锂复合过渡金属氧化物具有锂副产物，例如LiOH和Li₂CO₃，这些锂副产物在锂复合过渡金属氧化物的制备中不反应。在这些锂副产物中，LiOH增加了电极浆料的pH，从而导致电极浆料凝胶化并且在电池的充电/放电中产生水分，并且由于Li₂CO₃是产生诸如CO₂和CO的气体的原因，所以Li₂CO₃大大影响了电池的性能。

在NCM类锂氧化物中，用水洗涤Ni含量为60％以上的NCM类锂氧化物，以调节制备中的锂副产物的量。在该工序中，当所有的锂副产物均被去除时，NCM类锂氧化物的表面会发生副反应和腐蚀，因此需要留下一定量的锂副产物。然而，当残留了超过所需量的锂副产物时，由于其导致锂副产物的上述问题，所以需要控制正极材料表面处的锂副产物，以使其具有一定的量和一定的比例。

当使用LiOH和Li₂CO₃作为锂复合过渡金属氧化物的制备中的锂前体时，残余锂化合物中的LiOH/Li₂CO₃比例是不同的，并且锂副产物的总量将根据烧结中的气氛和每个工序的停留时间而变化。

在先前的洗涤工序中，可以通过调节水量和洗涤时间来调节锂副产物的洗涤量，但是当水量增加时，可加工性降低，并且不能选择性地去除LiOH和Li₂CO₃。