[发明专利]二次电池用正极活性材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种二次电池用正极活性材料的制备方法，其包括：提供含有镍、钴和锰且镍含量占全部金属的60摩尔％以上的正极活性材料前体；以及通过将所述正极活性材料前体、锂源材料、第一烧成添加剂、第二烧成添加剂和第三烧成添加剂混合并进行一次烧成来形成锂过渡金属氧化物，其中第一烧成添加剂是含锂化合物，第二烧成添加剂是含碳酸根离子的化合物，并且第三烧成添加剂是含硼化合物。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年8月8日提交的韩国专利申请第10-2019-0096996号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种二次电池用正极活性材料的制备方法。

背景技术

最近，随着移动电话、笔记本电脑和电动车辆等使用电池的电子设备的迅速普及，对小型、轻量且容量相对高的二次电池的需求迅速增加。特别是，锂二次电池轻量且能量密度高，因此作为便携式设备的驱动电源而备受关注。因此，已不断进行了研发工作来提高锂二次电池的性能。

当有机电解质溶液或聚合物电解质溶液填充由能够嵌入和脱嵌锂离子的活性材料组成的正极和负极之间的空隙时，锂二次电池通过正极和负极嵌入/脱嵌锂离子时的氧化和还原反应来产生电能。

作为锂二次电池的正极活性材料，已使用锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍氧化物(LiNiO₂)、锂锰氧化物(LiMnO₂、LiMn₂O₄等)和磷酸铁锂化合物(LiFePO₄)等。其中，锂钴氧化物(LiCoO₂)具有高的工作电压和优异的容量特性，因此被广泛使用，并被用作高电压工作用正极活性材料。然而，由于钴(Co)的价格上涨及其供应不稳定，因此LiCoO₂在大量用作电动车辆领域等的电源方面存在局限性，因此，已提出开发可替代LiCoO₂的正极活性材料的需求。

因此，已开发出一部分钴(Co)被镍(Ni)和锰(Mn)取代的镍钴锰基锂复合过渡金属氧化物(下文简称“NCM基锂复合过渡金属氧化物”)。最近，已进行了通过增加NCM基锂复合过渡金属氧化物中的Ni含量来增加容量的研究。然而，镍含量高的富镍(Ni)正极活性材料会导致诸如热稳定性劣化、电化学反应期间副反应增加而导致的电阻增加以及气体产生增加等问题。

为了弥补这些问题，已进行了掺杂、涂覆和表面结构改性的研究，但用这些技术在改进方面存在局限性。因此，已尝试在制备富镍(Ni)正极活性材料时通过在提高烧成温度的同时进行过烧来使二次颗粒的界面最小化，从而改善诸如热稳定性劣化以及副反应和电阻增加等问题。然而，当由于难以控制在提高烧成温度的同时进行的过烧而无法适当调整过烧的程度时，存在诸如充电/放电效率下降以及电阻增加等性能劣化的问题。

发明内容

[技术问题]

本发明旨在提供一种通过在相对较低的烧成温度下而不是在提高烧成温度的同时进行过烧来制备单一颗粒形式的正极活性材料、即富镍(Ni)的NCM基锂复合过渡金属氧化物的方法。

[技术方案]

本发明的一个方面提供一种二次电池用正极活性材料的制备方法，其包括：提供含有镍、钴和锰且镍含量占全部金属的60摩尔％以上的正极活性材料前体；以及通过将所述正极活性材料前体、锂源材料、第一烧成添加剂、第二烧成添加剂和第三烧成添加剂混合并进行一次烧成来形成锂过渡金属氧化物，其中第一烧成添加剂是含锂化合物，第二烧成添加剂是含碳酸根离子的化合物，并且第三烧成添加剂是含硼化合物。

[有益效果]