[发明专利]制备锂二次电池用正极活性材料前体的方法

说明书

本发明提供一种制备正极活性材料前体的方法、通过上述制备方法制备的且具有提高的堆积密度的正极活性材料前体以及包含所述正极活性材料前体的正极和锂二次电池，所述方法包括如下步骤：步骤1：准备包含镍原料、钴原料和锰原料的金属水溶液；步骤2：将所述金属水溶液、铵阳离子络合物形成剂和碱性水溶液添加到反应器中，将混合物在pH为pH 11以上且小于pH 13的条件下共沉淀，以形成第一正极活性材料前体粒子的核并使该核生长；步骤3：调节所述碱性水溶液的输入量，以将反应器中的pH相对于步骤2的pH提高0.8至1.5的范围，从而形成第二正极活性材料前体粒子的核；以及步骤4：调节所述碱性水溶液的输入量，以将所述反应器中的pH变为pH 11以上且小于pH 12，从而使第一正极活性材料前体粒子的核和第二正极活性材料前体粒子的核同时生长，以制备包含具有不同平均粒径(Dsubgt;50/subgt;)的所述第一正极活性材料前体粒子和所述第二正极活性材料前体粒子的双峰型正极活性材料前体。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年11月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2018-0152270号的优先权，其公开内容通过引用被整体并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种制备锂二次电池用正极活性材料前体的方法、通过所述方法制备的正极活性材料前体以及包含所述正极活性材料前体的锂二次电池。

背景技术

随着移动装置的技术发展和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求已经迅速增加。在这样的二次电池中，具有高的能量密度和电压、长循环寿命和低自放电率的锂二次电池已经被商品化并被广泛使用。

作为锂二次电池的正极活性材料，使用了锂过渡金属复合氧化物。在这样的锂过渡金属复合氧化物中，主要使用具有高工作电压和优异容量性能的锂钴复合金属氧化物如LiCoO₂。然而，LiCoO₂由于因脱锂引起的晶体结构不稳定而具有非常差的热性能。此外，LiCoO₂昂贵，因此在使用大量的LiCoO₂作为电动车辆等的电源方面存在限制。

作为替代LiCoO₂的材料，已经开发了锂锰复合金属氧化物(LiMnO₂、LiMn₂O₄等)、锂铁磷酸盐化合物(LiFePO₄等)或锂镍复合金属氧化物(LiNiO₂等)等。在上述材料中，已经积极地对由于具有约200mAh/g的高可逆容量而由此容易实现高容量电池的锂镍复合金属氧化物进行了研究和开发。然而，当与LiCoO₂相比时，LiNiO₂具有较低的热稳定性，并且存在的问题在于，当在充电状态下由于外部压力等而发生内部短路时，正极活性材料自身分解，从而引起电池的破裂和着火。因此，作为在维持LiNiO₂的优异可逆容量的同时改善其低的热稳定性的方法，已经开发了一部分镍被Co、Mn或Al置换的锂镍钴金属氧化物。

然而，锂镍钴金属氧化物存在的问题在于其容量低。为了提高锂镍钴金属氧化物的容量，已经研究了增加镍的含量的方法或提高每单位体积正极活性材料的堆积密度的方法。

典型地，为了制备具有高的每单位体积的堆积密度的高密度正极活性材料，已经使用了如下方法：制备小直径前体和大直径前体中的每一种，然后将其混合在一起并进行焙烧的方法；或者将所制备的前体分别回收，将其混合在一起，然后焙烧的方法。然而，在这种情况下，需要分离装置、空间等来分离和回收所制备的小直径前体和大直径前体中的每一种，并且需要单独的混合工序，从而存在制备成本和制备时间增加的问题。

因此，需要开发一种制备正极活性材料前体的方法，该方法能够在降低制备成本和制备时间的同时均匀地混合小直径前体和大直径前体。

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