锂二次电池用正极活物质的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及裡二次电池用正极活物质，更详细地设及包括从中屯、向表面方向儀、 儘及钻的浓度形成梯度的2个忍片部，并且，所述2个忍片部的儀、儘及钻的浓度梯度的大小 被调整的新结构的裡二次电池用正极活物质。
【背景技术】
[0002] 裡二次电池的工作电压为3.7VW上，相比儒儀电池或儀氨电池，单位重量的能源 密度高，因此，作为便携式电子信息通信设备的驱动动力源，增加了对于裡二次电池的需 求。
[0003] 最近，在美国、日本、欧洲等积极开展为了将内燃机关和裡二次电池进行混合 化ybrid)，而作为电动汽车的动力源使用的研究。W美国为中屯、，正积极开展适用于一日行 使少于60英里的汽车的混合动力电动汽车插头(P-肥V)电池开发。所述P-肥V用电池为具有 几乎接近电动汽车的特性的电池，有关高容量电池的开发为有待解决的最大问题。尤其，最 棘手的问题是开发具有2.0g/ccW上的高振实密度和230mAh/gW上的高容量特性的正极材 料。
[0004] 目前普遍化或正在开发的正极材料为LiCo〇2、LiNi〇2、LiMn〇2、LiMn2〇4、Lii+x[Mn2-xMx]化、LiFePCk等。其中，LiCo〇2为具有稳定的充放电特性、优秀的电子导电性、高电池电压、 较高稳定性及平坦的放电电压特性的优良物质。但，Co的埋藏量少、价格高，并且，具有对人 体有害的毒性，因此，需要开发其他正极材料。并且，因在充电时的脱裡，晶体结构不稳定， 使得热特性非常恶劣。
[0005] 为了改善上述问题，正试图进行将儀的一部分置换为转移金属元素，将发热初始 溫度向高溫侧移动，或为了防止急剧的发热而将放热峰宽大(broad)。但，没有得到满意的 结果。即，将儀的一部分置换为钻的LiNii-xC〇x〇2(x = 0.1-〇.3)物质，虽显示了优秀的充放电 特性和寿命特性，但热稳定性问题尚未解决。并且，在欧洲专利第0872450号中，虽然公开了 在 Ni位置换成 Co 和 Mn 及其他金属的LiaC〇bMncMdNii-(bwd)〇2(M = B、Al、Si、Fe、Cr、Cu、ai、W、 Ti、Ga)型，但仍然未能解决Ni系的热稳定性。
[0006] 为了解决上述缺点，韩国专利公开第2005-0083869号中，提供了具有金属组成的 浓度梯度的裡转移金属氧化物。该方法为先合成一定组成的内部物质后，在外部涂覆具有 其他组成的物质，而制作成双重层后，与裡盐混合而进行热处理的方法。所述内部物质可使 用在市场中销售的裡转移金属氧化物。
[0007] 但，该方法在生成的内部物质与外部物质的组成之间，正极活物质的金属组成不 连续地变化，并且，非连续、非渐进式地变化。并且，通过该发明合成的粉末，因不使用馨合 剂即氨，振实密度低，所W，不适合作为裡二次电池用正极活物质使用。
[000引为了改善上述问题，韩国专利公开第第2007-0097923号，提供了形成内部主体部 和外部主体部，并在外部主体部金属成分根据位置形成连续的浓度分布的正极活物质。但， 该方法中，在内部主体部形成固定的浓度，而只在外部主体部金属组成发生变化，因此，需 开发在稳定性即容量方面更加优秀的新结构的正极活物质。
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 本发明为了解决如上述的W往技术的问题，其目的为提供一种包括儀、儘及钻的 浓度形成梯度的忍片部，并且，所述忍片部的儀、儘及钻的浓度梯度表现顶点的新结构的的 正极活物质。
[0011] 解决问题的技术方案
[0012] 本发明为了解决上述的问题，提供一种裡二次电池用正极活物质，其特征在于，包 括从中屯、向表面方向儀、儘及钻的浓度形成梯度的忍片部，
[0013] 并且，在所述忍片部的所述儀、儘及钻的浓度梯度分别至少具有一个顶点。
[0014] 根据本发明，所述浓度梯度具有顶点指的是，浓度梯度具有从负值向正值或从正 值向负值变化的顶点。例如，所述顶点为儀的浓度从中屯、向表面方向增加并开始逐渐减少 的地点或儀的浓度从中屯、向表面方向减少并逐渐增加的地点。
[0015] 或，根据本发明，所述顶点为浓度梯度一开始为( + )，然后开始浓度逐渐固定的地 点。例如，儀的浓度从中屯、向表面方向增加并开始逐渐固定地维持的地点或儀的浓度从中 屯、向表面方向减少并开始固定地维持的地点。
[0016] 根据本发明的正极活物质，所述忍片部，包括:第1忍片部，所述儀、儘及钻的浓度 梯度大小分别为〔51-化、〔51-111^51-(：〇;及第2忍片部，所述儀、儘及钻的浓度梯度大小分 别为〔52-化、〔52-111^52-(：〇，其中，所述第1忍片部的儀的浓度梯度大小〔51-化和所述第2 忍片部的儀的浓度梯度大小CS2-Ni满足下列关系式(CSl-Ni)*(CS2-Ni)<0。
[0017] 目P，根据本发明的正极活物质，在所述第1忍片部，如果儀的浓度梯度大小为正值 时，所述第2忍片部的儀之间的的浓度梯度大小调节为负值;如果在所述第1忍片部儀的浓 度梯度大小为负值时，所述第2忍片部的儀的浓度梯度大小调节为正值。
[0018] 根据本发明的正极活物质，所述第1忍片部的儘的浓度梯度大小CSl-Mn和所述第2 忍片部的儘的浓度梯度大小CS2-Mn满足下列关系式(CSl-Mn)*(CS2-Mn)<0。
[0019] 目P，根据本发明的正极活物质，在所述第1忍片部儘的浓度梯度大小为正值时，所 述第2忍片部的儘的浓度梯度大小调节为负值，在所述第1忍片儘的浓度梯度大小为负值 时，所述第2忍片部的儘的浓度梯度大小调节为正值。
[0020] 根据本发明的正极活物质，所述第1忍片部的钻的浓度梯度大小CSl-Co和所述第2 忍片部的钻的浓度梯度大小CS2-CO满足下列关系式(CS1-C〇)*(CS2-C〇K〇。
[0021] 目P，根据本发明的正极活物质，在所述第1忍片部钻的浓度梯度大小为正值时，所 述第2忍片部的钻的浓度梯度大小调整为负值，在所述第1忍片部钻的浓度梯度大小为负值 时，所述第2忍片部的钻的浓度梯度大小调节为正值。
[0022] 根据本发明的正极活物质，在所述第1忍片部和所述第2忍片部之间还包括儀、儘 及钻的浓度固定的第1浓度维持部。
[0023] 根据本发明的正极活物质，所述忍片部还包括在所述第1忍片部的中屯、方向内侧 儀、儘及钻的浓度固定的第2浓度维持部。
[0024] 根据本发明的正极活物质，在所述忍片部的外周面还包括儀、儘及钻的浓度固定 的外壳部。
[0025] 根据本发明的正极活物质，所述外壳部，包括：第1外壳部，儀、儘及钻的浓度W 8(：1-化、5(：1-111、5(：1-(：〇固定；及第2外壳部，儀、儘及钻的浓度分别^8〔2-化、5〔2-111、5〔2-Co固定。
[0026] 根据本发明的正极活物质，所述外壳部的体积为整体体积的30% W下。
[0027] 本发明提供一种包括根据本发明的正极活物质的裡二次电池。
[002引发明的效果
[0029] 根据本发明的正极活物质调整儀、儘、钻形成浓度梯度的2个忍片部的浓度梯度， 从而，寿命特性和充放电特性优秀，既能够表现高容量，也使得晶体结构稳定化，而在W高 电压使用时也能够表现结构稳定性。
【附图说明】
[0030] 图1表示有关本发明的一实施例及比较例中制造的活物质的截面的邸X测定结果；
[0031] 图2及图3表示对于包含本发明的一实施例及比较例中制造的活物质的电池的充 放电特性及