JPH11317230A - リチウム二次電池用正極活物質及びその製造方法 - Google Patents

リチウム二次電池用正極活物質及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造的安定性及び熱的安定性を向上させるこ
とによって電池の安全性を数段向上させることができる
正極活物質及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 下記化学式の結晶性粉末または準結晶性
粉末を製造し、この結晶性粉末または準結晶性粉末を金
属アルコキシドゾルでコーティングした後に熱処理する
ことによって、表面に金属酸化物がコーティングされた
化学式:LiA1−x−yのリチウム二次
電池用正極活物質を製造した。ここで、0<x≦0.
3、0≦y≦0.01であり、AはNi、Co及びMn
からなるグループ、BはNi、Co、Mn、B、Mg、
Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Cu及びA
lからなるグループ、CはNi、Co、Mn、B、M
g、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Cu及
びAlからなるグループからそれぞれ選択される元素で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池用
正極活物質及びその製造方法に係り、より詳しくは、構
造的安定性及び熱的安定性を向上させることによって電
池の安全性を数段向上させることができる正極活物質及
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、電子装備の小型化及び軽量化が実
現され携帯用電子機器の使用が一般化することに伴っ
て、携帯用電子機器の電源として高いエネルギー密度を
有するリチウム二次電池に関する研究が盛んに進められ
ている。
【0003】リチウム二次電池はリチウムイオンのイン
ターカレーション(intercalation)及び
デインターカレーション(deintercalati
on)が可能な物質を負極及び正極に使用し、前記正極
と負極との間にリチウムイオンの移動が可能な有機電解
液又はポリマー電解質を位置させて製造し、リチウムイ
オンが前記正極及び負極でインターカレーション/デイ
ンターカレーションされるときの酸化、還元反応によっ
て電気的エネルギーを生成する。
【0004】このようなリチウム二次電池の負極(an
ode)活物質としてリチウム金属が使用されることが
あったが、リチウム金属を使用する場合には電池の充放
電過程中にリチウム金属の表面にデンドライト(den
drite)が形成されるため電池短絡及び電池爆発の
危険性がある。このような問題点を解決するために、構
造及び電気的性質を維持しながら可逆的にリチウムイオ
ンを受け入れるか供給することができ、リチウムイオン
の挿入及び脱離時に半電池ポテンシャル(half c
ell potential)がリチウム金属と類似し
た炭素系物質が負極活物質として広く使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】リチウム二次電池の正
極(cathode)活物質としてはリチウムイオンの
挿入及び脱離が可能な金属のカルコゲニド(chalc
ogenide)化合物が使用され、LiCoO、L
iMn、LiNiO、LiNi1−xCo
(0<x<1)、LiMnOなどの複合金属酸化物
が実用化されている。
【0006】前記正極活物質のうち、LiNiOは充
電容量が大きいが、合成し難いという短所を有し、Li
Mn、LiMnOなどのMn系活物質は合成が
容易であり価格が比較的安いと共に環境汚染も少ないと
いう長所を有するが、容量が小さいという短所を有す
る。また、LiCoOは室温で10−2〜1S/cm
程度の電気伝導度、高い電池電圧、そして優れた電極特
性を有するため広く使用されているが、高率充放電時に
安定性が低いという問題点を有する。
【0007】一般に、このような複合金属酸化物は固体
状態の原料粉末を混合しこれを焼成する固相反応法によ
って製造される。例えば、特公平8−153513号に
は、Ni(OH)とCo(OH)またはNi及びC
oを含有する水酸化物を混合し熱処理した後、粉砕、粒
度分別などの過程を経てLiNi1−xCo(0
<x<1)を製造する方法が開示されている。他の方法
としては、LiOH、Ni酸化物及びCo酸化物を反応
させ、これを400〜580℃で一次焼結して初期酸化
物を形成した後、600〜780℃で二次焼結して完全
な結晶性活物質を製造する方法がある。
【0008】前記方法によって製造された活物質は構造
的安定性及び熱的安定性が低いという問題点を有する。
【0009】本発明は前記問題点を解決するためのもの
であって、その目的は構造的安定性及び熱的安定性が高
いリチウム二次電池用正極活物質を提供することにあ
る。
【0010】本発明の他の目的は前記正極活物質の製造
方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は下記化学式1の結晶性粉末または準結晶性
粉末を製造し、この結晶性粉末または準結晶性粉末を金
属アルコキシドゾルでコーティングした後に熱処理する
ことによって、表面に金属酸化物がコーティングされた
下記化学式1のリチウム二次電池用正極活物質を提供す
る。
【0012】化学式1:LiA1−x−y 上記式において、0<x≦0.3、0≦y≦0.01で
あり、前記AはNi、Co及びMnからなるグループか
ら選択される元素であり、前記BはNi、Co、Mn、
B、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、
Cu及びAlからなるグループから選択される元素であ
り、前記CはNi、Co、Mn、B、Mg、Ca、S
r、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Cu及びAlからな
るグループから選択される元素である。
【0013】以下、本発明をより詳しく説明する。
【0014】LiA1−x−y(上記式に
おいて、0<x≦0.3、0≦y≦0.01であり、前
記AはNi、Co及びMnからなるグループから選択さ
れる元素であり、前記BはNi、Co、Mn、B、M
g、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Cu及
びAlからなるグループから選択される元素であり、前
記CはNi、Co、Mn、B、Mg、Ca、Sr、B
a、Ti、V、Cr、Fe、Cu及びAlからなるグル
ープから選択される元素である)の結晶性粉末または準
結晶性(semicrystalline)粉末を合成
するために金属A:金属Bの当量比が約70:30〜1
00:0になるようにし、極少量の金属Cを添加して
A、B、C金属塩の均一混合物を製造する。このとき、
金属Cを添加しないことができる。ここで、金属Bの当
量比が30%を超えると、製造された正極活物質の結晶
構造が変化しリチウムイオンのインターカレーション及
びデインターカレーションが円滑に行われない。
【0015】前記A、B、C金属塩粉末を均一に混合す
るためには、A、B、C金属塩を適切な溶媒に均一に分
散させて混合溶液を製造し、この混合溶液に対してアト
ライターミリング(attritor millin
g)を実施することが好ましい。このとき、溶媒として
は水、アルコール、アセトンなどが使用でき、前記金属
塩が前記溶媒に溶解されないのが好ましい。アトライタ
ーミリングとは溶媒に分散されたA、B、C金属塩を攪
拌器で攪拌する工程を言い、前記金属塩粉末が均一に混
合されるのに十分な速度及び時間、例えば400〜50
0rpmの速度で約1時間実施する。
【0016】前記A金属塩としてはニッケルヒドロキシ
ド(nickel hydroxide)、ニッケルニ
トレイト(nickel nitrate)、ニッケル
アセテート(nickel acetate)などのニ
ッケル塩が好ましく、前記B金属塩としてはコバルトヒ
ドロキシド(cobalt hydroxide)、コ
バルトニトレイト(cobalt nitrate)又
はコバルトカーボネイト(cobalt carbon
ate)などのコバルト塩が好ましい。前記C金属塩と
してはアルミニウムヒドロキシド(aluminium
hydroxide)またはストロンチウムヒドロキ
シド(strontium hydroxide)が好
ましい。
【0017】前記混合粉末が均一に分散されている溶媒
を約120℃の乾燥炉で約24時間乾燥した後に細かく
粉砕してA1−x−yB(OH)粉末を製造す
る。
【0018】生成された粉末にリチウム塩を希望する当
量比で添加し機械的に混合する。例えば、モルタルグラ
インダー混合(mortar grinder mix
ing)を実施してリチウム塩とA1−x−y
(OH)との混合物を製造する。前記リチウム塩とし
てはA1−x−y(OH)と反応可能なもの
であればいずれも使用できるが、リチウムニトレイト
(lithium nitrate)、リチウムアセテ
ート(lithiumacetate)、リチウムヒド
ロキシド(lithium hydroxide)など
を使用するのが好ましい。このとき、リチウム塩とA
1−x−y(OH)との反応を促進するため
に、エタノール、メタノール、水、アセトンなどの適切
な溶媒を添加し、溶媒がほとんどなくなるまで(sol
vent−free)モルタルグラインダー混合(mo
rtar grinder mixing)を実施する
のが好ましい。
【0019】このような工程を通じて製造したリチウム
塩とA1−x−y(OH)との混合物を約4
00〜600℃の温度で熱処理することによって準結晶
(semicrystalline)状態の正極活物質
前駆体であるLiA1−x−y粉末を製造
する。
【0020】他の方法では、製造したリチウム塩とA
1−x−y(OH)との混合物を約400〜
550℃で1〜5時間一次熱処理し、700〜900℃
で10〜15時間二次熱処理することによって、結晶状
態の正極活物質前駆体であるLiA1−x−y
粉末を製造する。一次熱処理温度が400℃より低
い場合にはリチウム塩との反応が充分ではないという問
題点がある。二次熱処理温度が700℃より低い場合に
は化学式1の結晶性物質が形成され難い。前記熱処理工
程は、乾燥空気をブローイング(blowing)する
条件下で、1〜5℃/分の速度で昇温して実施し、各熱
処理温度で一定時間維持した後に自然冷却することから
なる。
【0021】次いで、製造された結晶性または準結晶性
LiA1−x−y粉末を常温で再混合(r
emixing)しリチウム塩をより均一に分布させる
のが好ましい。
【0022】次いで、前記準結晶状態または結晶状態の
LiA1−x−y粉末を金属アルコキシド
ゾルでコーティングする。前記コーティング方法として
はスパッタリング法、CVD(Chemical Va
por Deposition)法、ディップコーテイ
ング(dip coating)法などの汎用コーティ
ング方法を使用することができるが、最も簡便なコーテ
ィング法であって単に粉末をコーティング溶液に漬けた
後に取り出すディップコーティング法を使用するのが好
ましい。
【0023】前記金属アルコキシドゾルはアルコールと
前記アルコールに対して1〜10重量%に相当する量の
金属とを混合した後、これを還流させて製造する。前記
金属としてはMg、Al、Co、K、Na、Caなどが
使用でき、Mgを使用することが好ましい。前記アルコ
ールとしてはメタノールまたはエタノールが使用でき
る。前記金属の濃度が1重量%より低い場合には金属ア
ルコキシドゾルで前記LiA1−x−y
末をコーティングする効果が現われず、前記金属の濃度
が5重量%を超過する場合には金属アルコキシドコーテ
ィング層の厚さが厚すぎるようになるので好ましくな
い。
【0024】このように金属アルコキシドゾルがコーテ
ィングされた結晶性又は準結晶性粉末を120℃のオー
ブンで約5時間乾燥する。この乾燥工程は粉末内におい
てリチウム塩をより均一に分布させる役割を果す。
【0025】このように金属アルコキシドゾルがコーテ
ィングされた準結晶性または結晶性LiA1−x−y
粉末を400〜900℃の温度で8〜15時
間熱処理する。結晶性粉末の場合には400〜600℃
で熱処理するのが好ましく、準結晶性粉末の場合には7
00〜900℃で熱処理するのが好ましい。
【0026】このような熱処理工程によって金属アルコ
キシドゾルが金属酸化物に変化し、準結晶性LiA
1−x−y粉末は結晶性粉末に変化するよ
うになり、結局、結晶性LiA1−x−y
粉末の表面に金属酸化物がコーティングされた形態の化
学式1の正極活物質が製造される。活物質表面に形成さ
れた金属酸化物は前記A、BまたはCのうち少なくとも
1つの金属と金属アルコキシドゾルから由来した金属と
の複合金属酸化物、金属アルコキシドゾルから由来した
金属の酸化物などであると考えられる。例えば、LiC
oOをアルミニウムアルコキシドゾルでコーティング
した後に熱処理することによってコバルトとアルミニウ
ムとの複合金属酸化物及び/又はアルミニウムの酸化物
で表面処理された正極活物質を得ることができる。
【0027】より均一な結晶性活物質を製造するために
は、前記熱処理工程は乾燥空気又は酸素をブローイング
(blowing)する条件下で遂行するのが好まし
い。このとき、熱処理温度が400℃より低い場合には
コーティングされた金属アルコキシドゾルが結晶化しな
いため、この活物質を電池に適用するとリチウムイオン
の移動が妨げられるようになる。
【0028】前記製造された正極活物質は微細粒子がア
グロメレーション(agglomeration)され
た形態であって、活物質の粒子の大きさは0.1〜10
0μmである。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
記載する。しかし、下記実施例によって本発明が限定さ
れるのではない。
【0030】〔実施例1〕Ni(OH)(日本、田中
株式会社製)、Co(OH)(日本、高純度化学株式
会社製)の粉末をNi/Coの当量比が0.8/0.2
になるようにして水に分散させ、450rpmの速度で
約60分間アトライターミリングを実施して均一に混合
した。水に分散された混合粉末を120℃の乾燥炉で約
24時間乾燥した後、細かく粉砕してNi0.8CO
0.2(OH)を製造した。前記Ni0.8CO
0.2(OH)にリチウムが1当量になるようにLi
OH(Junsei Co.製)を添加しモルタルグラ
インダー混合を実施してリチウム塩とNi0.8Co
0.2(OH)との混合物を製造した後、500℃で
約5時間熱処理して準結晶状態のLiNi0.8Co
0.2粉末を製造した。メタノール及びメタノール
に対して4重量%のMgを還流(reflux)させて
製造したMg−メトキシドゾル(methoxide
sol)を前記準結晶状態のLiNi0.8Co0.2
粉末にディップコーティングした後、乾燥空気をブ
ローイングする条件下で、前記Mg−メトキシドゾルが
コーティングされた準結晶性粉末を常温で再混合してリ
チウム塩を均一に分布させる。得られた生成物を、乾燥
空気をブローイングする条件下で、750℃の温度で1
2時間熱処理して結晶性を有するリチウム二次電池用正
極活物質を製造した。
【0031】このように製造された活物質、導電剤(カ
ーボン、商品名:スーパーP)、バインダ(ポリビニリ
デンフルオライド(polyvinylidene f
luoride)、商品名:KF−1300)及び溶媒
(N−メチルピロリドン)を混合して正極活物質組成物
スラリーを製造し、このスラリーをテープ形態にキャス
ティングして正極を製造した。
【0032】このように製造された正極と、対極として
Li−金属を使用し、エチレンカーボネイト(ethy
lene carbonate)とジメチルカーボネイ
ト(dimethyl carbonate)との1:
1嵩比の混合物及びLiPFを含む電解液とを使用し
てコイン形半電池を製造した。
【0033】〔実施例2〕モルタルグラインダー混合工
程時、LiOHとNi0.8Co0.2(OH)との
反応を促進するようにアセトンを添加し、アセトンがほ
とんどなくなるまで(solvent−free)モル
タルグラインダー混合を実施すること以外には実施例1
と同一に実施して正極活物質及び半電池を製造した。
【0034】〔実施例3〕リチウム塩とNi0.8Co
0.2(OH)との混合物を製造した後、600℃で
約5時間熱処理して準結晶状態のLiNi0.8Co
0.2粉末を製造したこと以外には実施例1と同一
に実施して正極活物質及び半電池を製造した。
【0035】〔実施例4〕リチウム塩とNi0.8Co
0.2(OH)との混合物を製造した後、600℃で
約5時間熱処理して準結晶状態のLiNi0.8Co
0.2粉末を製造したこと以外には実施例2と同一
に実施して正極活物質及び半電池を製造した。
【0036】〔実施例5〕Ni(OH)(日本、田中
株式会社製)、Co(OH)(日本、高純度化学株式
会社製)の粉末をNi/Coの当量比が0.8/0.2
になるようにして水に分散させ、450rpmの速度で
約60分間アトライターミリングを実施して均一に混合
した。水に分散された混合粉末を120℃の乾燥炉で約
24時間乾燥した後に細かく粉砕してNi0.8Co
0.2(OH)を製造した。前記Ni0.8Co
0.2(OH)にリチウムが1当量になるようにLi
OH(Junsei Co.製)を添加し、LiOHと
Ni0.8Co0.8(OH)との反応を促進するよ
うにエタノールを添加し、エタノールがほとんどなくな
るまで(solvent−free)モルタルグライン
ダー混合を実施した。混合が完了した粉末をアルミナ容
器に移し、乾燥空気をブローイングする条件下で、40
0℃で熱処理を実施した後、再度750℃で12時間熱
処理を実施した。このとき、温度は3℃/分の速度で昇
温し、各温度で一定時間維持させた後に自然冷却した。
この方法で製造した結晶性LiNi0.8Co0.2
粉末をMg−メトキシドゾルに約10分程度漬けた
後、粉末をゾル溶液と分離した。この粉末を120℃の
オーブンで約5時間乾燥して表面にMg−メトキシドが
コーティングされたLiNi0.8Co0.2粉末
を製造した。前記表面にMg−メトキシドがコーティン
グされたLiNi0.8Co0.2粉末を、乾燥空
気をブローイングする条件下で、500℃で約10時間
熱処理してリチウムイオン電池用正極活物質を製造し
た。
【0037】前記正極活物質を使用して実施例1による
電池製造方法でコイン形半電池を製造した。
【0038】〔実施例6〕Ni(OH)(日本、高純
度化学株式会社製)とCo(OH)(日本、高純度化
学株式会社製)とを0.9/0.1モルになるようにし
て、最終的にLiNi0.9Co0.1の化学式を
有する正極活物質を製造したこと以外には実施例5と同
一に実施して半電池を製造した。
【0039】〔実施例7〕Mg−メトキシドがコーティ
ングされたLiNi0.8Co0.2粉末を600
℃で熱処理したこと以外には実施例5と同一に実施して
正極活物質及び半電池を製造した。
【0040】〔実施例8〕Mg−メトキシドがコーティ
ングされたLiNi0.9Co0.1粉末を600
℃で熱処理したこと以外には実施例6と同一に実施して
正極活物質及び半電池を製造した。
【0041】〔実施例9〕LiOH(Junsei C
o.製)とCo(OH)(日本、高純度化学株式会社
製)とを1:1モル比で混合した。この混合物が充分に
反応し得る程度の充分な量のエタノールをこの混合物に
添加した後、モルタルミキサー(mechanical
mortarmixer)で溶媒がほとんどなくなる
まで約1時間程度混合した。混合が完了した粉末をアル
ミナ容器に移し、乾燥空気をブローイング(blowi
ng)する条件下で、400℃で5時間熱処理を実施し
た後、再度750℃で12時間熱処理を実施した。この
とき、温度は3℃/分の速度で昇温し、各温度で一定時
間維持した後に自然冷却した。前記方法で製造された結
晶性LiCoO粉末をMg−メトキシドゾル(Mg−
methoxidesol)に約10分程度漬けた後、
粉末をゾル溶液と分離した。この粉末を120℃のオー
プンで約5時間乾燥して表面にMg−メトキシドがコー
ティングされたLiCoO粉末を製造した。表面にM
g−メトキシドがコーティングされたLiCoO粉末
を、乾燥空気をブローイングする条件下で、600℃で
約10時間熱処理してリチウムイオン電池用正極活物質
を製造した。
【0042】前記正極活物質を使用して実施例1による
電池製造方法でコイン形半電池を製造した。
【0043】〔実施例10〕Mg−メトキシドがコーテ
ィングされたLiCoO粉末を700℃で熱処理した
こと以外には実施例9と同一に実施して正極活物質及び
半電池を製造した。
【0044】〔実施例11)Mg−メトキシドがコーテ
ィングされたLiNi0.8Co0.2粉末を70
0℃で熱処理を実施したこと以外には実施例5と同一に
実施して正極活物質及び半電池を製造した。
【0045】〔実施例12〕Ni(OH)(日本、田
中株式会社製)、Co(OH)(日本、高純度化学株
式会社製)、Al(OH)の粉末をNi/Co/Al
の当量比が0.8/0.15/0.05になるようにし
て水に分散させ、450rpmの速度で約60分間アト
ライターミリングを実施して均一に混合した。水に分散
された混合粉末を120℃の乾燥炉で約24時間乾燥し
た後に細かく粉砕してNi0.8Co0.15Al
0.05(OH)を製造した。前記Ni0.8Co
0.15Al0.05(OH)にリチウムが1当量に
なるようにLiOH(JunseiCo.製)を添加
し、LiOHとNi0.8Co0.15Al
0.05(OH)の反応を促進し得るようにエタノー
ルを添加し、エタノールがほとんどなくなるまで(so
lvent−free)モルタルグラインダー混合を実
施した。混合が完了した粉末をアルミナ容器に移し、乾
燥空気をブローイングする条件下で、400℃で熱処理
を実施した後、再度750℃で12時間熱処理を実施し
た。このとき、温度は3℃/分の速度で昇温し、各温度
で一定時間維持させた後に自然冷却した。この方法で製
造した結晶性LiNi0.8Co0.15Al0.05
(OH)粉末をMg−メトキシドゾルに約10分程度
漬けた後、粉末をゾル溶液と分離した。この粉末を12
0℃のオーブンで約5時間乾燥して表面にMg−メトキ
シドがコーティングされたLiNi0.8Co0.15
Al0.05(OH)を製造した。前記表面にMg−
メトキシドがコーティングされたLiNi0.8Co
0.15Al0.05粉末を、乾燥空気をブローイ
ングする条件下で、700℃で約10時間熱処理してリ
チウムイオン電池用正極活物質を製造した。
【0046】前記正極活物質を使用して実施例1による
電池製造方法でコイン形半電池を製造した。
【0047】〔実施例13〕Ni(OH)(日本、田
中株式会社製)、Co(OH)(日本、高純度化学株
式会社製)、Sr(OH)粉末をNi/Co/Srの
当量比が0.9/0.098/0.002になるように
して水に分散させ、450rpmの速度で約60分間ア
トライターミリングを実施して均一に混合した。水に分
散された混合粉末を120℃の乾燥炉で約24時間乾燥
した後に細かく粉砕してNi0.9Co0.098
0.002(OH)を製造した。前記Ni0.9
0.098 Sr0.002(OH)にリチウムが
1当量になるようにLiOH(Junsei Co.
製)を添加し、LiOHとNi0.9Co0.098
0.002(OH)との反応を促進し得るようにエ
タノールを添加し、エタノールがほとんどなくなるまで
(solvent−free)モルタルグラインダー混
合を実施した。混合が完了した粉末をアルミナ容器に移
し、乾燥空気をブローイングする条件下で、400℃で
熱処理を実施した後、再度750℃で12時間熱処理を
実施した。このとき、温度は3℃/分の速度で昇温し、
各温度で一定時間維持させた後に自然冷却した。この方
法で製造した結晶性Ni0.9Co0.098 Sr
0.002粉末をMg−メトキシドゾルに約10
分程度漬けた後、粉末をゾル溶液と分離した。この粉末
を120℃のオーブンで約5時間乾燥して表面にMg−
メトキシドがコーティングされたNi0.9Co
0.098Sr0.002粉末を製造した。前記表
面にMg−メトキシドがコーティングされたNi0.9
Co0.098Sr0.002粉末を、乾燥空気を
ブローイングする条件下で、700℃で約10時間熱処
理してリチウムイオン電池用正極活物質を製造した。
【0048】前記正極活物質を使用して実施例1による
電池製造方法でコイン形半電池を製造した。
【0049】〔実施例14〕LiCoO粉末(商品
名:NC−5、製造社:Nippon Chemica
l)をMg−メトキシドゾルに約10分程度漬けた後、
粉末をゾル溶液と分離した。この粉末を120℃のオー
ブンで約5時間乾燥して表面にMg−メトキシドがコー
ティングされたLiCoO粉末を製造した。前記表面
にMg−メトキシドがコーティングされたLiCoO
粉末を、乾燥空気をブローイングする条件下で、600
℃で約10時間熱処理してリチウムイオン電池用正極活
物質を製造した。
【0050】〔実施例15〕LiCoO粉末(商品
名:NC−5、製造社:Nippon Chemica
l)をAl−イソプロポキシドゾルに約10分程度漬け
た後、粉末をゾル溶液と分離した。この粉末を120℃
のオーブンで約5時間乾燥して表面にAl−イソプロポ
キシドがコーティングされたLiCoO粉末を製造し
た。前記表面にAl−イソプロポキシドがコーティング
されたLiCoO粉末を、乾燥空気をブローイングす
る条件下で、600℃で約10時間熱処理してリチウム
イオン電池用正極活物質を製造した。
【0051】〔実施例16〕LiCoO粉末(商品
名:NC−10、製造社:Nippon Chemic
al)をMg−メトキシドゾルに約10分程度漬けた
後、粉末をゾル溶液と分離した。この粉末を120℃の
オーブンで約5時間乾燥して表面にMg−メトキシドが
コーティングされたLiCoO粉末を製造した。前記
表面にMg−メトキシドがコーティングされたLiCo
粉末を、乾燥空気をブローイングする条件下で、7
00℃で約10時間熱処理してリチウムイオン電池用正
極活物質を製造した。
【0052】このように製造された活物質、導電剤(カ
ーボン、商品名:スーパーP)、バインダ(ポリビニリ
デンフルオライド、商品名:KF−1300)及び溶媒
(N−メチルピロリドン)を混合して正極活物質組成物
スラリーを製造し、このスラリーをテープ形態にキャス
ティングして正極を製造した。
【0053】このように製造された正極と、MCF(m
eso carbon fiber)材質の負極と、電
解質としてエチレンカーボネイトとジメチルカーボネイ
トとジメチルカーボネイトとの3:3:1嵩比の混合物
にIMのLiPFを含ませた有機電解液を使用し、セ
パレータとしてポリプロピレン材質のAshai社の製
品を使用して、1650mAh容量の18650円筒形
電池を設計、製造した。次いで、製造した電池を4.2
〜2.75V電圧範囲で1C容量を1650mAhにし
て寿命特性を評価した。
【0054】〔実施例17〕LiCoO粉末(商品
名:NC−5、製造社:Nippon Chemica
l)をAl−イソプロポキシドゾルに約10分程度漬け
た後、粉末をゾル溶液と分離した。この粉末を120℃
のオーブンで約5時間乾燥して表面にAl−イソプロポ
キシドがコーティングされたLiCoO粉末を製造し
た。前記表面にAl−イソプロポキシドがコーティング
されたLiCoO粉末を、乾燥空気をブローイングす
る条件下で、600℃で約10時間熱処理してリチウム
イオン電池用正極活物質を製造した。
【0055】この活物質を使用して実施例16と同一な
方法で正極及び電池を設計、製造した。
【0056】〔比較例1〕Mg−メトキシドゾル(me
thoxide sol)を準結晶状態のLiNi
0.8Co0.2粉末にコーティングし熱処理する
工程を実施しないこと以外には実施例1と同一に実施し
て正極活物質及びコイン形半電池を製造した。
【0057】〔比較例2〕Mg−メトキシドゾル(me
thoxide sol)を準結晶状態のLiNi
0.8Co0.2粉末にコーティングし熱処理する
工程を実施しないこと以外には実施例2と同一に実施し
て正極活物質及びコイン形半電池を製造した。
【0058】〔比較例3〕Mg−メトキシドゾル(me
thoxide sol)を結晶状態のLiNi0.8
Co0.2粉末にコーティングし熱処理する工程を
実施しないこと以外には実施例5と同一に実施して正極
活物質及びコイン形半電池を製造した。
【0059】〔比較例4〕Ni(OH)(日本、田中
株式会社製)、Co(OH)(日本、高純度化学株式
会社製)、Mg(OH)の粉末をNi/Co/Mgの
当量比が0.8/0.15/0.05になるようにして
水に分散させ、450rpmの速度で約60分間アトラ
イターミリングを実施して均一に混合した。水に分散さ
れた混合粉末を120℃の乾燥炉で約24時間乾燥した
後に細かく粉砕してNi0.8Co0.15Mg
0.05(OH)を製造した。前記Ni0.8Co
0.15Mg0.5(OH)にリチウムが1当量にな
るようにLiOH(Junsei Co.製)を添加
し、LiOHとNi0.8Co0.15Mg
0.15(OH)との反応を促進し得るようにエター
ノルを添加し、エターノルが殆どなくなるまで(sol
vent−free)モルタルグラインダー混合を実施
した。混合が完了した粉末をアルミナ容器に移し、乾燥
空気をブローイングする条件下で、400℃で熱処理を
実施した後、再度750℃で12時間熱処理を実施して
リチウムイオン電池用正極活物質を製造した。
【0060】前記正極活物質を使用して実施例1による
電池製造方法でコイン形半電池を製造した。
【0061】〔比較例5〕Mg−メトキシドゾル(me
thoxide sol)を結晶状態のLiCoO
末にコーティングし熱処理する工程を実施しないこと以
外には実施例9と同一に実施して正極活物質及びコイン
形半電池を製造した。
【0062】〔比較例6〕Mg−メトキシドゾル(me
thoxide sol)を結晶状態のLiNi0.8
Co0.2粉末にコーティングし熱処理する工程を
実施しないこと以外には実施例11と同一に実施して正
極活物質及びコイン形半電池を製造した。
【0063】〔比較例7〕Mg−メトキシドゾル(me
thoxide sol)を結晶状態のLiNi0.8
Co0.15Al0.05粉末にコーティングし熱
処理する工程を実施しないこと以外には実施例12と同
一に実施して正極活物質及びコイン形半電池を製造し
た。
【0064】〔比較例8〕Mg−メトキシドゾル(me
thoxide sol)を結晶状態のNi0.9Co
0.098Sr0.002粉末にコーティングし熱
処理する工程を実施しないこと以外には実施例13と同
一に実施して正極活物質及びコイン形半電池を製造し
た。
【0065】〔比較例9〕LiCoO粉末(商品名:
NC−5、製造社:Nippon Chemical)
をそのままにリチウムイオン用正極活物質として使用し
た。
【0066】〔比較例10〕LiCoO粉末(商品
名:NC−10)製造社:Nippon Chemic
al)をMg−メトキシドゾルで処理せずにそのまま正
極活物質として使用したこと以外には実施例16と同一
に実施した。
【0067】〔比較例11)Matsushita T
echnical Journal Vol.44.A
ug.1998のpp407〜412に開示された電池
を比較例11とする。
【0068】図1a及び1bは本発明の実施例1によっ
て製造した活物質をそれぞれ200倍及び20000倍
に拡大したSEM写真であり、図2a及び図2bは比較
例1によって製造された活物質をそれぞれ300倍及び
20000倍に拡大したSEM写真である。図1a及び
図2aに示されているように、本発明の実施例によって
製造された活物質は100μm以下の大きさを有する固
まりだけからなっているのに反して、比較例の方法で製
造された活物質は100μm以上の大きさを有する固ま
りを多数含んでいることがわかる。また、図1b及び図
2bに示された微細構造から、本発明の実施例によって
製造された活物質は0.1から0.2μm大きさの超微
細粒子が固まって0.5〜1μm大きさの微細粒子を形
成しこれらが集まって固まりを形成しているが、比較例
の方法で製造された活物質は1μm以上の大きさを有す
る粒子が集まって固まりを形成していることがわかる。
【0069】図3は実施例2及び比較例2によって製造
された活物質のXRDパターンを示したものであって、
図3に示されているように、LiOHとNi0.8Co
(OH)とをアセトン溶媒下で混合した後、5
00℃で一次熱処理したLiNi0.8Co0.2
粉末のXRDパターン(図3のa)は広く(broa
d)且つ高さの低いピークからなっていることから、結
晶状態ではなく準結晶状態であることがわかる。また、
実施例2によってMg−メトキシドがコーティングされ
た活物質を二次熱処理すると、XRDパターン(図3の
b)が鋭く示されることから、完全な結晶が形成される
ことがわかる。このようなXRDパターンは比較例2に
よって製造したMgが添加されない結晶性活物質のXR
Dパターン(図3のc)と類似している。従って、実施
例2による活物質はMgが添加されない活物質の構造を
そのまま維持するので、Mg酸化物が活物質の結晶構造
内に浸透されず表面のみにコーティングされていること
がわかる。図3における*表示はSi基準ピークを示
す。
【0070】図4は本発明の実施例1(図4のa)、実
施例3(図4のb)及び比較例1(図4のc)の方法で
製造したコイン形電池の充放電特性を示したグラフであ
って、それぞれのコイン形電池を4.3V〜2.8Vの
間で0.1Cで1サイクル、0.2Cで3サイクル、
0.5Cで10サイクル、1Cで85サイクルの充放電
を実施して電池の容量及び寿命を測定した。
【0071】図4に示されているように、実施例1の活
物質を利用した電池は1C充電1C放電の高率充放電条
件で、85サイクル後には約72.8mAh/gであっ
た容量が約66.8mAh/gに減少(約8%)し、実
施例3の活物質を利用した電池は1C充電1C放電の高
率充放電条件で、85サイクル後には約122mAh/
gであった容量が約77.5mAh/gに減少(約36
%)した。これに反して、比較例1の活物質を利用した
電池は1C充電1C放電の高率充放電条件で、85サイ
クル後には約111.9mAh/gであった容量が約4
2.6mAh/gに減少(約60%)した。従って、本
発明の活物質が従来の活物質に比べて高率充放電条件で
安定し、容量減少が少なくと共に寿命特性が優れている
ことがわかる。
【0072】図5aは、実施例5による活物質粉末のS
EM写真であり、図5bは比較例3による活物質粉末の
SEM写真である。実施例5による活物質は表面に金属
酸化物がコーティングされているので、金属酸化物がコ
ーティングされていない比較例3の活物質の表面形状と
は異なる表面形状を有していることがわかる。
【0073】実施例5による活物質粉末のXRDパター
ンを図6のBで示し、比較例3による活物質粉末のXR
Dパターンを図6のAで示し、比較例4による活物質粉
末のXRDパターンを図6のCで示した。図6における
*表示はSi基準ピークを示す。図6において、格子定
数(lattice parameter)は、Aの場
合にaは2.876、cは14.151であり、Bの場
合にaは2.883、cは14.150であり、Cの場
合にaは2.872、cは14.204である。図6に
示されているように、実施例5の活物質はMgが活物質
結晶構造内部にドーピングされた比較例4の活物質と非
常に異なるXRDパターンを有し、Mgが活物質構造内
部にドーピングされていない比較例3の活物質と類似し
たXRDパターンを有する。その結果、実施例5の活物
質はMgが活物質構造内部にドーピングされていない従
来の活物質構造をそのままに維持しながら、表面形状の
みが変化して電気化学的特性が向上すると考えられる。
【0074】実施例5及び比較例3の電池を4.3V〜
2.8Vの範囲で充放電速度を変化させながら電気化学
的に特性を評価して図7に示した。
【0075】図7のaは実施例5であり、bは比較例3
である。図7に示されているように、実施例5の電池は
140mAh/gから90mAh/gに容量が減少した
が、比較例3の電池は140mAh/gから60mAh
/gに容量が減少した。従って、実施例5の活物質が比
較例3の活物質に比べて高率充放電条件下で容量の減少
が少ないということがわかる。
【0076】図8のbは実施例9の電池を4.1Vまで
1回充電した後、電池を解体して極板を回収した後にD
SCを分析した結果であり、aは比較例5の電池を4.
1Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回収し
た後にDSC分析した結果である。
【0077】DSC分析は、充電された正極活物質の熱
的安定性を確認するために実施したものである。LiC
oOを例としてあげて説明すると、LiCoOは充
電状態でLi1−xCoO(0.5≦x<1)の構造
を有する。このような構造を有する活物質は不安定する
ため電池内部の温度が高まると金属、即ちコバルトと結
合している酸素が金属から遊離される。遊離された酸素
は電池内部で電解液と反応して電池が爆発する可能性を
提供するおそれがある。従って、酸素分解温度及びこの
時の発熱量は電池の安定性を示す重要な因子であるとい
うことができる。
【0078】図8に示されているように、比較例5の場
合は酸素遊離温度が約213℃であり、実施例9の場合
は酸素遊離温度が約218℃であって、実施例9が比較
例5に比べて酸素遊離温度が5℃程度高く、発熱量が相
対的に1/2程度減少することがわかる。
【0079】このような結果から、LiCoO粉末が
金属アルコキシドで表面処理され熱処理されることによ
って金属酸化物がLiCoOの表面に形成されLiC
oOの結晶構造が安定化したと解することができる。
即ち、LiCoOの表面結晶構造が安定化することに
よってコバルトと酸素との結合が安定するようになると
推測される。また、LiCoOの表面にコバルトとマ
グネシウムとの複合金属酸化物層が形成されることによ
って正極活物質と電解液との反応性が抑制されて電解液
の酸化などが減少すると解することができる。
【0080】図9は、実施例9及び比較例5の電池を
4.1V〜2.75Vの電圧条件下で充放電した後の結
果を示したものである。図9のaは実施例9の電池であ
り、bは比較例5の電池である。比較例5の場合には1
Cで充放電した100サイクルの間に電池の容量が10
8mAh/gから38mAh/gに減少(減少率65
%)したが、実施例9の電池は114mAh/gから7
0mAh/gに減少(減少率39%)した。従って、実
施例9が比較例5に比べて高率充放電条件で容量減少が
少なく、サイクル寿命が優れていることがわかる。
【0081】図10は、実施例9及び比較例5の電池を
4.2V〜2.75Vの電圧条件で充放電した後の結果
を示したものである。図10のaは実施例9の電池であ
り、bは比較例5の電池である。比較例5の場合には1
Cで充放電した100サイクルの間に電池の容量が12
0mAh/gから15mAh/gに減少(減少率88
%)したが、実施例9の電池は129mAh/gから9
6mAh/gに減少(減少率26%)した。従って、実
施例9が比較例5に比べて高率充放電条件で容量減少が
少なく、サイクル寿命が優れていることがわかる。
【0082】図11は、実施例9及び比較例5の電池を
4.3V〜2.75Vの電圧条件で充放電した後の結果
を示したものである。図11のaは実施例9の電池であ
り、bは比較例5の電池である。図面に示されているよ
うに、実施例9が比較例5に比べて高率充放電条件で容
量減少が少なく、サイクル寿命が優れていることがわか
る。
【0083】図12のaは、比較例5で製造したLiC
oO正極活物質のXRD分析結果であり、bは実施例
10の電池を4.2Vまで1回充電した後、電池を解体
して極板を回収した後にXRD分析した結果であり、c
は比較例5の電池を4.2Vまで1回充電した後、電池
を解体して極板を回収した後にXRD分析した結果であ
る。
【0084】図12のa及びcに示されているように、
充電によってLiCoOの構造がヘキサゴナル(he
xagonal)構造からモノクリニック(monoc
linic)構造に変化したことがわかる(refer
ence,J.Electro.Chem.Soc.V
ol.143,No.3(1006),p1115
〜)。反面、実施例10の正極活物質は充電後にもLi
CoO粉末が有しているヘキサゴナル構造をそのまま
維持していることがわかる。このような結果はマグネシ
ウム酸化物が表面にコーティングされた実施例10の活
物質が安定した表面構造を有するということを証明す
る。
【0085】図13のbは、実施例10の電池を4.2
Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回収した
後にDSC分析した結果であり、aは比較例5の電池を
4.2Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回
収した後にDSC分析した結果である。
【0086】図13に示されているように、比較例5の
場合には酸素遊離による発熱反応温度が211℃である
が、実施例10の場合には227℃である。従って、実
施例10が比較例5に比べて約16℃程度高い酸素遊離
温度を有することがわかる。
【0087】図14のbは、実施例10の電池を4.1
Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回収した
後にDSC分析した結果であり、aは比較例5の電池を
4.1Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回
収した後にDSC分析した結果である。
【0088】図14に示されているように、比較例5の
場合には酸素遊離による発熱反応温度が213℃である
が、実施例10の場合には227℃である。従って、実
施例10が比較例5に比べて約15℃程度高い酸素遊離
温度を有し、発熱量は約1/2程度減少したことがわか
る。
【0089】図15のbは、実施例11の電池を4.1
Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回収した
後にDSC分析した結果であり、aは比較例6の電池を
4.1Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回
収した後にDSC分析した結果である。
【0090】図15に示されているように、比較例6の
場合には223℃で20mW程度の発熱量を有し、実施
例11の場合には232℃で6mW程度の発熱量を有す
る。従って、実施例11が比較例6に比べて約9℃程度
高い酸素遊離温度を有し、発熱量は約1/3程度減少し
たことがわかる。
【0091】図16のbは、実施例12の電池を4.3
Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回収した
後にDSC分析した結果であり、aは比較例7の電池を
4.3Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回
収した後にDSC分析した結果である。
【0092】図16に示されているように、比較例7の
場合には213℃で15mW程度の発熱量を有し、実施
例12の場合には225℃で10mW程度の発熱量を有
する。従って、実施例12が比較例7に比べて約12℃
程度高い酸素遊離温度を有することがわかる。
【0093】図17のbは、実施例13の電池を4.3
Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回収した
後にDSC分析した結果であり、aは比較例8の電池を
4.3Vまで1回充電した後、電池を解体して極板を回
収した後にDSC分析した結果である。
【0094】図17に示されているように、比較例8の
場合には217℃で10mW程度の発熱量を有し、実施
例13の場合には227℃で2mW程度の発熱量を有す
る。従って、実施例13が比較例8に比べて約10℃程
度高い酸素遊離温度を有し、発熱量は1/5程度減少し
たことがわかる。
【0095】図18は、実施例14による活物質のTE
M(Tunneling Electron Micr
oscope)写真である。金属アルコキシドゾルでコ
ーティング処理しなかったLiCoO活物質は直径が
約5μmである結晶性物質であって表面が滑らかに形成
されるが、Mgアルコキシドゾルでコーティングした後
に熱処理を実施した実施例14の活物質はコバルトとマ
グネシウムとの複合金属酸化物、マグネシウム酸化物な
どの金属酸化物であると考えられる約5〜15nm大き
さの微細粒子がLiCoOの周辺を均一に囲んでいる
ことがわかる。また、Alイソプロポキシドゾルでコー
ティングした後に熱処理を実施した実施例15による活
物質のTEM写真を図19に示した。図19に示されて
いるように、この活物質はコバルトとアルミニウムとの
複合金属酸化物、アルミニウム酸化物などの金属酸化物
であると考えられる二重層(double laye
r)形態の構造物がLiCoO粒子表面に形成されて
いることがわかる。このような結果は、金属アルコキシ
ドゾルで表面をコーティングした後に熱処理を実施した
本発明による活物質はこのような処理を実施しなかった
活物質と明白に異なる活物質形状を有していることを証
明する。
【0096】図20は、実施例16及び比較例10によ
る電池のサイクル寿命を示したグラフである。実施例1
6及び比較例10による電池を0.2Cの速度でフォメ
ーション(formation)を実施した後、1Cで
充放電を実施した。図20のaは実施例16、bは比較
例10に該当する。250サイクルの間の寿命特性を比
較した結果、比較例10による電池は初期容量に比べて
約30%程度容量が減少したが、実施例16による電池
は初期容量に比べて約20%程度減少した。従って、実
施例16による電池が比較例10による電池に比べてサ
イクル寿命が優れている。
【0097】図21は、実施例17による電池の充放電
特性を示したグラフである。0.5C速度で充電した
後、放電速度を0.2C、0.5C、1C、2Cに変化
させて特性を測定した。図22は比較例11による電池
の充放電特性を示したグラフである。実施例17及び比
較例11による電池の充放電特性を比較した結果、1C
までの特性は互いに類似しているが、2Cに至っては実
施例17による電池が比較例11による電池に比べて容
量の減少がより少ないことがわかる。
【0098】図23は、実施例18及び比較例12によ
る電池のサイクル寿命特性を示したグラフである。図2
3に示されているように、約100サイクルまでは実施
例18による電池が比較例12による電池に比べて優れ
た特性を有するが、それ以降からは類似した特性を有す
ることがわかる。
【0099】
【発明の効果】前記のようにLiA1−x−y
粉末の表面を金属アルコキシド溶液でコーティングした
後に400〜900℃で熱処理することによって製造さ
れた正極活物質は構造的安定性及び熱的安定性が優れた
ので、安全性が向上した電池を提供することができる。
【0100】本発明による正極活物質は、表面にコーテ
ィングされた金属アルコキシドゾルによって最終熱処理
工程中にリチウムが蒸発される現象が防止され、活物質
内のリチウムの量が容易に調節され得る。また、表面に
コーティングされた金属酸化物によって活物質の表面形
状及び構造が変化し高率充放電においても安定した構造
を有するので寿命特性が良好な電池を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1による正極活物質のSEM写真であ
る。
【図2】比較例1による正極活物質のSEM写真であ
る。
【図3】実施例2及び比較例2による正極活物質のXR
Dパターンである。
【図4】(a)は実施例1、(b)は実施例3、(c)
は比較例1による電池の充放電特性を示したグラフであ
る。
【図5】図5aは実施例5、図5bは比較例3による正
極活物質のSEM写真である。
【図6】実施例5、比較例3及び比較例4による正極活
物質のXRDパターンである。
【図7】実施例5及び比較例3による電池の充放電特性
を示したグラフである。
【図8】実施例9及び比較例5による正極板のDSC分
析結果を示したグラフである。
【図9】実施例9及び比較例5による電池を4.1V〜
2.75Vの電圧条件下で充放電するときの電池特性を
示したグラフである。
【図10】実施例9及び比較例5による電池を4.2V
〜2.75Vの電圧条件下で充放電するときの電池特性
を示したグラフである。
【図11】実施例9及び比較例5による電池を4.3V
〜2.75Vの電圧条件下で充放電するときの電池特性
を示したグラフである。
【図12】実施例10及び比較例5による正極活物質の
XRDパターンである。
【図13】実施例10及び比較例5による電池を4.2
Vまで充電した後に正極板のDSC分析結果を示したグ
ラフである。
【図14】実施例10及び比較例5による電池を4.1
Vまで充電した後に正極板のDSC分析結果を示したグ
ラフである。
【図15】実施例11及び比較例6による正極板のDS
C分析結果を示したグラフである。
【図16】実施例12及び比較例7による正極板のDS
C分析結果を示したグラフである。
【図17】実施例13及び比較例8による正極板のDS
C分析結果を示したグラフである。
【図18】実施例14による活物質のTEM写真であ
る。
【図19】実施例15による活物質のTEM写真であ
る。
【図20】実施例16及び比較例10による電池のサイ
クル寿命を示したグラフである。
【図21】実施例17による電池の充放電特性を示した
グラフである。
【図22】比較例11による電池の充放電特性を示した
グラフである。
【図23】実施例18及び比較例12による電池のサイ
クル寿命を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 根培 大韓民国忠清南道天安市聖城洞山24−1番 地 (72)発明者 朴 東坤 大韓民国ソウル特別市龍山区青波洞2街淑 明女子大学校

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に金属酸化物がコーティングされた
    下記化学式1のリチウム二次電池用正極活物質。 化学式1:LiA1−x−y 上記式において、0<x≦0.3、0≦y≦0.01で
    あり、前記AはNi、Co及びMnからなるグループか
    ら選択される元素であり、前記BはNi、Co、Mn、
    B、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、
    Cu及びAlからなるグループから選択される元素であ
    り、前記CはNi、Co、Mn、B、Mg、Ca、S
    r、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Cu及びAlからな
    るグループから選択される元素である。
  2. 【請求項2】 前記金属酸化物はMg、Al、Co、
    K、Na及びCaからなるグループから選択される金属
    の酸化物である請求項1に記載のリチウム二次電池用正
    極活物質。
  3. 【請求項3】 前記正極活物質は微細粒子がアグロメレ
    ーション(agglomeration)した形態であ
    って、活物質の粒子の大きさが0.1〜100μmであ
    る請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  4. 【請求項4】 前記正極活物質はLiNii−xCo
    (0<x≦0.3)である請求項1に記載のリチウ
    ム二次電池用正極活物質。
  5. 【請求項5】 前記活物質が前記ANB及びCからなる
    群から選択される少なくとも1つの金属とMgとの複合
    金属酸化物からなり、粒子の大きさが5〜115nmで
    ある微細粒子で表面処理されていることを特徴とする請
    求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  6. 【請求項6】 前記活物質が前記A、B及びCからなる
    群から選択される少なくとも1つの金属とAlとの複合
    金属酸化物からなる二重層(doublelayer)
    形態の構造物で表面処理されていることを特徴とする請
    求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
  7. 【請求項7】 下記化学式1の結晶性粉末または準結晶
    性粉末を製造する工程と、前記結晶性粉末または準結晶
    性粉末を金属アルコキシドゾルでコーティングする工程
    と、前記金属アルコキシドゾルでコーティングされた粉
    末を熱処理する工程とを含む、下記化学式1のリチウム
    二次電池用正極活物質の製造方法。 化学式1:LiA1−x−y 上記式において、0<x≦0.3、0≦y≦0.01で
    あり、前記AはNi、Co及びMnからなるグループか
    ら選択される元素であり、前記BはNi、Co、Mn、
    B、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、
    Cu及びAlからなるグループから選択される元素であ
    り、前記CはNi、Co、Mn、B、Mg、Ca、S
    r、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Cu及びAlからな
    るグループから選択される元素である。
  8. 【請求項8】 前記金属アルコキシドはMg、AI、C
    o、K、Na及びCaからなるグループから選択される
    1つ以上の金属アルコキシドである請求項7に記載のリ
    チウム二次電池用正極活物質の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記金属アルコキシドはMgアルコキシ
    ドである請求項8に記載のリチウム二次電池用正極活物
    質の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記金属アルコキシドの濃度は、アル
    コールに対する金属の濃度が1〜10重量%である請求
    項7に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方
    法。
  11. 【請求項11】 前記熱処理工程は400〜900℃で
    実施する請求項7に記載のリチウム二次電池用正極活物
    質の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記結晶性粉末または準結晶性粉末を
    製造する工程は、A金属塩、B金属塩、C金属塩及び溶
    媒を混合してA1−x−y(OH)前駆物質
    を形成し、前記前駆物質にリチウム塩及び溶媒を添加し
    て混合し、前記混合物を熱処理する工程を含む請求項7
    に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
  13. 【請求項13】 前記粉末が結晶性粉末である場合、前
    記熱処理工程は400〜550℃で実施する一次熱処理
    工程及び700〜900℃で実施する二次熱処理工程か
    らなる請求項12に記載のリチウム二次電池用正極活物
    質の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記粉末が準結晶性粉末である場合、
    前記熱処理工程は400〜600℃で実施する請求項1
    2に記載のリチウム二次電池用正極活物質の製造方法。
  15. 【請求項15】 前記正極活物質はLiNi1−xCo
    (0<x≦0.3)である請求項7に記載のリチ
    ウム二次電池用正極活物質の製造方法。
  16. 【請求項16】 表面に金属酸化物がコーティングされ
    た下記化学式1の正極活物質を採用するリチウム二次電
    池。 化学式1:LiA1−x−y 上記式において、0<x≦0.3、0≦y≦0.01で
    あり、前記AはNi、Co及びMnからなるグループか
    ら選択される元素であり、前記BはNi、Co、Mn、
    B、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Fe、
    Cu及びAlからなるグループから選択される元素であ
    り、前記CはNi、Co、Mn、B、Mg、Ca、S
    r、Ba、Ti、V、Cr、Fe、Cu及びAlからな
    るグループから選択される元素である。
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