相关申请的交叉引用本申请要求于2018年5月17日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请10-2018-0056751号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。本发明涉及二次电池用正极活性材料、其制备方法以及包含该正极活性材料的锂二次电池。
背景技术：
1、近来，随着诸如手机、笔记本电脑和电动汽车等的使用电池的电子设备的迅速普及，对具有相对高容量以及小尺寸且重量轻的二次电池的需求已迅速增加。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设备的驱动电源备受关注。因此，已经积极地进行了改善锂二次电池性能的研究和开发工作。
2、在处于正极和负极(其各自由能使锂离子嵌入和脱嵌的活性材料形成)之间填充有机电解质溶液或聚合物电解质溶液的状态的锂二次电池中，在锂离子嵌入正极和负极/从正极和负极中脱嵌时，通过氧化和还原反应产生电能。
3、锂钴氧化物(licoo2)、锂镍氧化物(linio2)、锂锰氧化物(limno2或limn2o4等)或磷酸锂铁化合物(lifepo4)已用作锂二次电池的正极活性材料。在这些材料中，由于锂钴氧化物(licoo2)的优点在于其工作电压高且容量特性优异，因此锂钴氧化物(licoo2)被广泛使用，并已用作高电压的正极活性材料。然而，由于钴(co)的价格上涨和不稳定供应，限制了将大量的licoo2用作各种应用(例如电动汽车)的电源，因此需要开发一种能够替代licoo2的正极活性材料。
4、因此，已开发了一种镍钴锰基锂复合过渡金属氧化物(下文简称为“ncm基锂复合过渡金属氧化物”)，其中一部分钴(co)被镍(ni)和锰(mn)取代。然而，由于常规ncm基锂复合过渡金属氧化物通常为一次颗粒聚集而成的二次颗粒形式，其比表面积大，颗粒强度低，锂副产物的量大，因此，其局限在于电池工作期间产生的气体量大且稳定性差。特别地，对于镍(ni)的量增至65mol％以上以确保高容量的高ni ncm基锂复合过渡金属氧化物，结构和化学稳定性进一步降低，更难以确保热稳定性。因此，仍需要开发确保能够实现高容量的高ni ncm基锂复合过渡金属氧化物的稳定性的正极活性材料。
技术实现思路
1、技术问题
2、本发明的一个方面提供了稳定性改善的高ni ncm基锂复合过渡金属氧化物正极活性材料，其包含65mol％以上的量的镍(ni)以实现高容量。具体地，本发明旨在提供高nincm基锂复合过渡金属氧化物正极活性材料，其中通过减小比表面积并提高颗粒强度来抑制辊压过程中的颗粒破裂，并且通过降低锂副产物的量来减少与电解质溶液的副反应。另外，本发明旨在提供可减少电池工作期间产生的气体量并确保热稳定性的高ni ncm基锂复合过渡金属氧化物正极活性材料。
3、本发明的另一方面提供了制备高锰(mn)含量和低钴(co)含量的高ni ncm基正极活性材料的单颗粒的简便方法。
4、技术方案
5、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，所述正极活性材料是含有镍(ni)、钴(co)和锰(mn)的锂复合过渡金属氧化物，由单颗粒组成，并且具有180nm以上的晶粒尺寸，其中，基于过渡金属的总量，所述锂复合过渡金属氧化物含有的镍(ni)的量为65mol％以上，锰(mn)的量为5mol％以上。
6、根据本发明的另一方面，提供了一种制备二次电池用正极活性材料的方法，所述方法包括：制备包含镍(ni)、钴(co)和锰(mn)的前体，其中，基于过渡金属的总量，镍(ni)的量为65mol％以上，锰(mn)的量为5mol％以上；在600℃至800℃下预烧结所述前体；并且将预烧结的前体与锂原料混合并在850℃以上的温度下对混合物进行二次烧结，从而形成由单颗粒组成的锂复合过渡金属氧化物。
7、根据本发明的另一方面，提供了包含该正极活性材料的正极和锂二次电池。
8、有利效果
9、根据本发明，通过降低高ni ncm基正极活性材料的比表面积、提高颗粒强度并降低锂副反应的量可以减少与电解质溶液的副反应。因此，对于使用本发明的高ni ncm基正极活性材料的锂二次电池，可减少电池工作期间产生的气体量，并可确保热稳定性。
10、另外，根据本发明，可容易地制备高锰(mn)含量和低钴(co)含量的高ni ncm基正极活性材料的单颗粒。
1.一种二次电池用正极活性材料，其中，所述正极活性材料是含有镍(ni)、钴(co)和锰(mn)的锂复合过渡金属氧化物，
2.如权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其中，所述正极活性材料中的氯(cl)杂质的含量为20ppm以下。
3.如权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其中，基于所述正极活性材料的总重量，所述正极活性材料中的残余锂副产物的含量为0.5重量％以下。
4.如权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其中，当通过差示扫描量热法(dsc)热分析所述正极活性材料时，所述正极活性材料在235℃以上产生具有最大热流的主峰。
5.如权利要求1所述的二次电池用正极活性材料，其中，所述颗粒生长促进元素的含量基于所述正极活性材料的总重量为500ppm至2000ppm。
6.一种制备二次电池用正极活性材料的方法，所述方法包括：
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述预烧结进行4小时至8小时。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述前体是一次颗粒聚集而形成的二次颗粒，并且所述二次颗粒的平均粒径d50为3μm至6μm。
9.如权利要求6所述的方法，其中，所述二次烧结在880℃至980℃下进行。
10.如权利要求6所述的方法，其中，所述锂原料的混合方式使得锂(li)与所述锂复合过渡金属氧化物的除锂以外的全部金属元素m的摩尔比li/m为0.98至1.05。
11.如权利要求6所述的方法，其中，所述正极活性材料中的所述颗粒生长促进元素的含量基于所述正极活性材料的总重量为500ppm至2000ppm。
12.如权利要求6所述的方法，其中，所述正极活性材料的一次颗粒的平均粒径d50为2μm至10μm。
13.一种二次电池用正极，所述正极包含权利要求1至5中任一项所述的二次电池用正极活性材料。
14.一种锂二次电池，其包含权利要求13所述的二次电池用正极。
