锂复合磷酸盐类化合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多孔性锂复合磷酸盐类化合物，所述多孔性锂复合磷酸盐类化合物含有锂，且在1次粒子上形成有开气孔。随着1次粒子自身上形成开气孔，电解质和锂复合磷酸盐类化学物之间的接触面积被极大化，并且对低的传导性进行补偿，使得Li离子的扩散速度显著提高，因此，当作为二次电池的活性物质使用时，能够高速完成电池的充放电，并且随着Li离子的扩散速度的提高，能够显著提高电极密度，并且具有极其稳定的充放电循环特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂复合磷酸盐类化合物及其制备方法
本专利技术涉及一种锂复合磷酸盐类化合物、其用途和其的制备方法。
技术介绍
锂磷酸盐类化合物因其结构特性而在电池短路或过热的情况下，也具有非常优异的稳定性。橄榄石(Olivine)结构的锂磷酸铁类化合物可以用低价原料来制备，并且具有高的容积密度，热稳定性及寿命特性优异，因此，将其普遍使用为阳极活性物质。然而，对于橄榄石结构的锂复合磷酸盐来说，锂离子只能沿一个方向扩散，如在国际专利WO11/132930，正在对改善锂扩散速度方面进行研究。
技术实现思路
要解决的技术问题本专利技术的目的在于，提供一种适合用作二次电池阳极活性物的锂复合磷酸盐类化合物及其制备方法。更详细地，本专利技术提供一种锂离子的扩散速度显著提高，并且能够随锂离子的扩散速度的提高而具有非常高的振实密度(tapdensity)的锂复合磷酸类化合物及其制备方法。技术方案本专利技术的锂复合磷酸盐化合物含有锂，并且在1次粒子上形成有开气孔(OpenPore)的多孔性锂复合磷酸盐类化合物。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物，1次粒子的BET比表面积可以为25～50m2/g。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物，1次粒子的孔隙容积可以为0.1～0.25cm3/g。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物，1次粒子可以含有平均气孔大小为1～5nm的纳米气孔。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物，1次粒子至少可以含有双峰(bimodal)分布的气孔。本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物可以具有下述化学式1所示的组成：(化学式1)Li1+aFe1-xMxP1+bO4化学式1中，M为选自Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Cr、Cu、V、Ce、Sn、Ba、Ca、Sr、Zn、Al及Ag中的一种以上，并且x、a及b为满足0.00≤x≤1、0.00≤a≤0.1、0.00≤b≤0.10的实数。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物，1次粒子的大小可以为10nm～200μm。本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物可以为二次电池用阳极活性物质。本专利技术包括含有上述锂复合磷酸盐类化合物的二次电池用阳极活性物质。对于本专利技术一实施例的阳极活性物质，在锂复合磷酸盐类化合物的1次粒子的表面上可以形成有碳涂层，此时，1次粒子的表面可以包含因开气孔而成的表面。本专利技术一实施例的阳极活性物质可以进一步含有以锂复合磷酸盐类化合物100重量份计为2～6重量份的碳。本专利技术包括含有上述阳极活性物质的二次电池用阳极。本专利技术包括设置有上述阳极的锂二次电池。本专利技术的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法包含以下步骤：(a)通过在极性溶剂中至少添加螯合剂、磷酸前体、包含锂的第1金属的前体及第2金属的非水溶性前体并搅拌来制备前体分散液；(b)对通过浓缩及干燥所述前体分散液而得到的前体粉末进行热处理。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，所述第2金属为选自过渡金属中的一种或两种以上的金属，所述第2金属的非水溶性前体的第二金属的化合价可以为2(+2)。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，所述前体粉末可以含有化合价为3的第2金属的复合体。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，所述第1金属的前体可以为水溶性前体或非水溶性前体。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，所述第2金属可以包含铁。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，在极性溶剂中可以进一步添加第3金属的水溶性前体，所述第3金属为选自Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Cr、Cu、V、Ce、Sn、Ba、Ca、Sr、Zn、Al及Ag中的1种以上的金属。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，锂复合磷酸盐类化合物可以包含满足下述化学式1所示的组成的磷酸盐：(化学式1)Li1+aFe1-xMxP1+bO4化学式1中，M为选自Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Cr、Cu、V、Ce、Sn、Ba、Ca、Sr、Zn、Al及Ag中的一种以上，并且x、a及b为满足0.00≤x≤1、0.00≤a≤0.1、0.00≤b≤0.10的实数。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，可以通过真空浓缩来实施浓缩及干燥。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，真空浓缩可以在30～60℃的温度，以及20～100mbar的压力下实施。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，热处理可以在还原性或不活泼性氛围下实施。对于本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，热处理可以在400～800℃下实施。有益效果本专利技术的锂复合磷酸盐类化合物随着在1次粒子自身上形成开气孔，电解质和锂复合磷酸盐类化合物之间的接触面积被极大化，并且对低传导性进行补偿，使得Li离子的扩散速度显著提高。本专利技术的具有锂复合磷酸盐类化合物的二次电池，由于含有1次粒子自身上形成有开气孔的锂复合磷化物类化合物，因此能够高速完成电池的充放电，并且锂复合磷酸盐类化合物的1次粒子具有数十纳米到数百微米级(order)的大小，并且随着形成有开气孔，Li离子的扩散速度得到提高，同时电极密度也得到显著提高，并且还能够具有显著稳定的充放电循环特性。本专利技术的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法的优点在于，可以通过单一工序来制备具有1次粒子上形成有开气孔的多孔性结构的锂复合磷酸盐类化合物，所述单一工序为混合搅拌螯合剂及所需组成的各金属前体后，进行浓缩干燥，然后进行热处理。所述制备方法还具有以下优点，即，能够以缓和的工序条件大量生产品质均匀的多孔性锂复合磷酸盐类化合物。附图说明图1为图示根据本专利技术一实施例制备的锂复合磷酸盐类化合物的X-线衍射图案的图。图2为图示通过高倍扫描电子显微镜观察根据本专利技术一实施例制备的锂复合磷酸盐类化合物的结果的图。图3为图示通过低倍扫描电子显微镜观察根据本专利技术一实施例制备的锂复合磷酸盐类化合物的结果的图。图4为图示根据本专利技术一实施例制备的锂复合磷酸盐类化合物的气孔分布的测定结果的图。图5为图示根据本专利技术一实施例制备的前体粉末及锂复合磷酸盐类化合物的傅立叶变换红外光谱(FT-IRspectrum)的测定结果的图。图6为图示根据本专利技术一实施例制备的电池充放电特性的测定结果的图。图7为图示根据本专利技术一实施例制备的电池充放电循环特性的测定结果的图。具体实施方式下面，将参照附图对本专利技术的锂复合磷酸盐类化合物、其用途及其制备方法进行详细的说明。此时，所使用的技术术语及科学术语如果没有其它定义，则表示本专利技术所属领域的技术人员通常理解的含义，并且在下面说明中，将省略对于混淆本专利技术的主旨的公知功能及结构的说明。本专利技术的锂复合磷酸盐类化合物包含含有锂的磷酸盐，并且可以包含含有锂及除了锂以外的一个以上的金属元素的磷酸盐。本专利技术的锂复合磷酸盐类化合物至少含有锂，可以为1次粒子上形成有开气孔的多孔性复合磷酸盐类化合物。本专利技术的复合磷酸盐类化合物随着在1次粒子自身上形成气孔，从而具有显著增大的比表面积，以及极快的Li离子扩散速度。在本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物中，1次粒子可以表示结晶粒子(crystalparticle)。在本专利技术一实施例的锂复合磷酸盐类化合物中，开气孔可以表示1次粒子表面上的形成有开口部的气孔，还可以表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔性锂复合磷酸盐类化合物，其特征在于，所述多孔性锂复合磷酸盐类化合物含有锂，并且在1次粒子上形成有开气孔(O pen pore)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多孔性锂复合磷酸盐类化合物，其特征在于，所述多孔性锂复合磷酸盐类化合物含有锂，并且在作为结晶粒子的1次粒子上形成有开气孔，所述1次粒子的BET比表面积为25～50m2/g。2.如权利要求1所述的多孔性锂复合磷酸盐类化合物，其特征在于，所述1次粒子的孔隙容积为0.1～0.25cm3/g。3.如权利要求1所述的多孔性锂复合磷酸盐类化合物，其特征在于，所述1次粒子含有平均气孔大小为1～5nm的纳米气孔。4.如权利要求1所述的多孔性锂复合磷酸盐类化合物，其特征在于，所述1次粒子至少含有双峰分布的气孔。5.如权利要求1所述的多孔性锂复合磷酸盐类化合物，其特征在于，所述锂复合磷酸盐类化合物具有下述化学式1所示的组成：化学式1Li1+aFe1-xMxP1+bO4化学式1中，M为选自Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Cr、Cu、V、Ce、Sn、Ba、Ca、Sr、Zn、Al及Ag中的一种以上，并且x、a及b为满足0.00≤x≤1、0.00≤a≤0.1、0.00≤b≤0.10的实数。6.如权利要求1～5中任一项所述的多孔性锂复合磷酸盐类化合物，其特征在于，所述1次粒子的大小为5μm～200μm。7.如权利要求1～5中任一项所述的多孔性锂复合磷酸盐类化合物，其特征在于，所述锂复合磷酸盐类化合物为二次电池用阳极活性物质。8.一种二次电池用阳极活性物质，其特征在于，所述二次电池用阳极活性物质包含权利要求1～5中任一项所述的锂复合磷酸盐类化合物。9.如权利要求8所述的二次电池用阳极活性物质，其特征在于，所述阳极活性物质为在锂复合磷酸盐类化合物的1次粒子表面上形成有碳涂层的阳极活性物质。10.如权利要求8所述的二次电池用阳极活性物质，其特征在于，所述阳极活性物质以所述锂复合磷酸盐类化合物100重量份计，进一步包含2～6重量份的碳。11.一种二次电池用阳极，其特征在于，所述二次电池用阳极含有权利要求8所述的阳极活性物质。12.一种锂二次电池，其特征在于，所述锂二次电池中设置有权利要求11所述的阳极。13.一种权利要求1-6中任一项所述的锂复合磷酸盐类化合物的制备方法，其特征在于，所述锂复合磷酸盐类化合物的制备方法包含以下步骤：(a)通过在极性溶剂中至少添...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜旼求，李诚浩，延贞仁，韩国炫，金正焕，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR