[发明专利]二次电池用正极活性材料前体、正极活性材料以及包含正极活性材料的锂二次电池

说明书

本发明涉及二次电池用正极活性材料前体、其制备方法以及通过使用所述正极活性材料前体制备的正极活性材料，所述正极活性材料前体是一次粒子聚集而成的二次粒子，其中所述二次粒子包含：包含镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)的核部和围绕所述核部的表面且包含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和铝(Al)的壳部，其中所述核部和所述壳部由棒状一次粒子构成，并且所述壳部的一次粒子的平均长轴长度小于所述核部的一次粒子的平均长轴长度。

技术领域

本申请要求2020年1月29日提交的韩国专利申请号10-2020-0010700的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。

本发明涉及二次电池用正极活性材料前体、正极活性材料、其制备方法以及包含所述正极活性材料的锂二次电池。

背景技术

近年来，随着使用电池的电子装置如移动电话、笔记本电脑和电动车辆的快速普及，对容量相对高并且尺寸小且重量轻的二次电池的需求迅速增加。特别地，由于锂二次电池重量轻且具有高能量密度，因此锂二次电池作为便携式装置的驱动电源而备受关注。因此，已经积极地进行了用于改善锂二次电池的性能的研究和开发工作。

在处于其中有机电解液或聚合物电解液填充在分别由能够嵌入和脱嵌锂离子的活性材料形成的正极和负极之间的状态下的锂二次电池中，通过在锂离子嵌入正极和负极中或从正极和负极中脱嵌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，已经使用了锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍氧化物(LiNiO₂)、锂锰氧化物(LiMnO₂或LiMn₂O₄等)或锂铁磷酸盐化合物(LiFePO₄)。其中，锂钴氧化物(LiCoO₂)由于其高工作电压和优异的容量特性而被广泛使用，并且已被用作高电压用正极活性材料。然而，由于钴(Co)价格上涨和供应不稳定，在使用大量的锂钴氧化物作为用于诸如电动车辆的应用的电源方面存在限制，因此，需要开发可以替代锂钴氧化物的正极活性材料。

因此，已经开发了一种镍钴锰系锂复合过渡金属氧化物(在下文中，简称为“NCM系锂复合过渡金属氧化物”)，其中一部分钴(Co)被镍(Ni)和锰(Mn)置换。

通常，当使用NCM系正极活性材料时，使用掺杂特定掺杂元素或表面涂层的方法来改善电池性能和稳定性。然而，对于改善二次电池的寿命特性和电阻增加存在限制。

＜现有技术文献

(专利文献1)韩国专利申请特许公报号2017-0063418

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种正极活性材料前体及其制备方法，当用于锂二次电池时，所述正极活性材料前体可以显著改善寿命特性和电阻增加。

本发明的另一个方面提供了一种通过使用所述正极活性材料前体制备的正极活性材料，以及包含所述正极活性材料的二次电池正极和锂二次电池。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种二次电池用正极活性材料前体，其是一次粒子聚集而成的二次粒子，其中所述二次粒子包含：包含镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)的核部；和围绕所述核部的表面且包含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)和铝(Al)的壳部，其中所述核部和所述壳部由棒状一次粒子构成，并且所述壳部的一次粒子的平均长轴长度小于所述核部的一次粒子的平均长轴长度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制备二次电池用正极活性材料前体的方法，所述方法包括如下步骤：