发明名称 含铝的锂过渡金属氧化物的复合前驱物及制备该物之方法
摘要 本发明提供一种粉末状复合的前驱物,其包含:一锂过渡金属氧化物核心,及一涂布于该核心表面之氢氧化铭沉淀层,及一制备该复合前驱物的方法。该制备方法包含:形成一水基浆料,其是藉着散布锂过渡金属氧化物粉末于水中,及一沉淀反应,其是铝盐溶液与以锂过渡金属粒子为种子粒子的硷溶液作用的反应,藉此,形成具有均一厚度的机械稳定之沉淀层。经过热处理,该复合前驱物可转换成含铝(例如铝掺杂)之锂过渡金属氧化物,其适用于作为锂的充电电池之一阴极活性材料。
申请公布号 TWI268860 申请公布日期 2006.12.21
申请号 TW094131373 申请日期 2005.09.12
申请人 LG化学股份有限公司 发明人 包泽马;权容熏;张在业;朴洪奎
分类号 B32B19/00(2006.01);B05D5/12(2006.01);H01M4/48(2006.01) 主分类号 B32B19/00(2006.01)
代理机构 代理人 罗行 台北市信义区东兴路37号9楼;侯庆辰 台北市信义区东兴路37号9楼
主权项 1.一种含铝的锂过渡金属氧化物的复合前驱物,包 含: 一锂过渡金属氧化物核心; 一氢氧化铝沉淀层,其为涂布于该锂过渡金属氧化 物核心表面上的活性铝相,该氢氧化铝沉淀层具有 一二价阴离子。 2.如申请专利范围第1项所述之含铝的锂过渡金属 氧化物的复合前驱物,其中,该二价阴离子为硫酸 盐且该氢氧化铝沉淀层为锂铝硫酸盐氢氧化物的 水合物。 3.如申请专利范围第1项所述之含铝的锂过渡金属 氧化物的复合前驱物,其中,该二价阴离子为碳酸 盐且该氢氧化铝沉淀层为锂铝碳酸盐氢氧化物的 水合物。 4.如申请专利范围第1项所述之含铝的锂过渡金属 氧化物的复合前驱物,其中,铝在该沉淀层中的总 量相对于过渡金属在该复合前驱物的总量为0.5至5 %,以原子计。 5.如申请专利范围第1项所述之含铝的锂过渡金属 氧化物的复合前驱物,其中,作为该复合前驱物核 心之该锂过渡金属氧化物具有一层状或尖晶石晶 体结构。 6.一种制备如申请专利范围第1项所述之含铝的锂 过渡金属氧化物的复合前驱物的方法,其包含一步 骤,该步骤为进行一铝盐溶液与一硷溶液之一沉淀 反应,以在该锂过渡金属氧化物粒子表面形成该氢 氧化铝沉淀层,该硷溶液系含散布于水基浆料或糊 状物中且作为种子粒子之锂过渡金属氧化物。 7.如申请专利范围第6项所述之方法,其中,在该沉 淀反应之后,一离子交换反应接着进行,其藉着将 一碳酸盐溶液加入一反应系统,以让该碳酸盐取代 该沉淀层之硫酸盐。 8.如申请专利范围第6项所述之方法,其中,作为原 料之该锂过渡金属氧化物容许包含硫、钠或氯化 物杂质。 9.如申请专利范围第6项所述之方法,其中,该铝盐 系由硫酸铝、硫酸铝钠及硫酸铝钾组成之群组中 选出之一者或多者。 10.如申请专利范围第9项所述之方法,其中,该铝盐 系硫酸铝。 11.如申请专利范围第9项所述之方法,其中,该铝盐 与硫酸钴及/或硫酸镍组合使用。 12.如申请专利范围第6项所述之方法,其中,该硷盐 系由氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化铵及氢氧化钾 组成之群组中选出之一者或多者。 13.如申请专利范围第12项所述之方法,其中,该硷盐 系氢氧化锂。 14.如申请专利范围第6项所述之方法,其中,该沉淀 反应的实施是藉由提供包含铝盐溶液之至少一液 流及包含硷溶液之至少一液流进入包含该锂过渡 金属氧化物浆料的一沉淀容器。 15.如申请专利范围第7项所述之方法,其中,该碳酸 盐系由碳酸锂、碳酸钠及碳酸铵组成之群组中选 出之一者或多者。 16.如申请专利范围第15项所述之方法,其中,该碳酸 盐系低浓度之碳酸锂。 17.如申请专利范围第6项所述之方法,其中,在该沉 淀反应之后或如申请专利范围第7项所述之该离子 交换反应之后,分离且/或清洗该涂布之粒子,随后 使其乾燥。 18.如申请专利范围第17项所述之方法,其中,在该乾 燥之前或之后,再以水溶液形态加入如LiPO3之任何 其他化学添加剂。 19.如申请专利范围第17项所述之方法,其中,在该乾 燥之后,以固体粉末状混合如Li2CO3或Li3AlF6之任何 其他化学物质。 20.一种用为锂的充电电池之阴极活性材料之含铝 的锂过渡金属氧化物,系经在500~1050℃之范围内加 热如申请专利范围第1项所述之含铝的锂过渡金属 氧化物的复合前驱物而产生。 21.如申请专利范围第20项所述之含铝的锂过渡金 属氧化物,其中,加热温度系为750~950℃。 图式简单说明: 第1图系为两X射线绕射图的组合,其中,上部显示经 轻度乾燥后之沉淀物,下部显示离子交换反应及随 后之轻度乾燥之后所获得之锂铝碳酸盐氢氧化物 的水合物。 第2图系为范例3制备之在180℃乾燥后,涂布锂铝碳 酸盐氢氧化物的水合物的LiCoO2粒子之FESEM显微照 片。 第3图系为范例9进行之电化学循环(C/5,60℃)之两图 式之组合,其中,上部显示未经处理之LiCoO2,下部显 示经铝改良之LiCoO2。
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