相关申请的交叉引用本技术要求于2022年5月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0062289号的优先权权益，所述专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。本发明涉及一种正极活性材料前体、使用该正极活性材料前体制备正极活性材料的方法、以及通过该方法制备的正极活性材料。
背景技术：
1、近年来，随着移动设备和电动车辆的技术发展和需求的增加，对作为能源的二次电池的需求迅速增加。在这样的二次电池中，具有高能量密度和电压、长循环寿命、以及低自放电速率的锂二次电池已经商业化并广泛使用。
2、作为锂二次电池用正极活性材料，已经开发了锂过渡金属氧化物，例如，锂钴氧化物如licoo2、锂镍氧化物如linio2、锂锰氧化物如limno2或limn2o4，锂铁磷酸盐氧化物，例如lifepo4等，近年来，已经开发并广泛使用了包含两种以上过渡金属的锂复合过渡金属氧化物，例如li[niacobmnc]o2、li[niacobalc]o2和li[niacobmncald]o2。
3、迄今为止开发的锂过渡金属氧化物通常通过以下步骤制备：通过将作为螯合剂的氨水和作为碱性水溶液的氢氧化钠水溶液添加到其中混合有含过渡金属的原料(例如硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰等)的溶剂中而进行共沉淀反应来制备锂过渡金属氢氧化物，然后混合该锂过渡金属氢氧化物、含锂原料和选择性的含掺杂元素的原料等，随后进行高温热处理。
4、当如上所述制备锂过渡金属氢氧化物时，形成通过几nm至几十nm的一次粒子的团聚而形成的具有球状二次粒子形式的锂过渡金属氢氧化物作为正极活性材料前体，并且为了制备单粒子形式的正极活性材料，需要830℃以上的高温热处理。
5、然而，当进行830℃以上的高温热处理以制备单粒子形式的正极活性材料时，r-3m的层状结构没有适当地保持，并且锂从晶体结构释放出，导致相变为fm-3m岩盐结构如nio，从而降低正极活性材料的结晶度，使得存在的问题在于，包含正极活性材料的电池的容量特性和寿命特性降低并且电阻增加率增大。另一方面，当在低于830℃的温度下进行热处理时，存在的问题在于，在单粒子的情况下，由于存在过度烧制的二次粒子形式，改善寿命和减少气体产生的效果没有达到预期水平。
6、因此，已经进行了研究以尝试开发不需要830℃以上的高温热处理的正极活性材料前体，以便在制备单粒子形式的正极活性材料时增加正极活性材料的结晶度。
技术实现思路
1、技术问题
2、本发明的一个方面提供了一种即使在低温下烧制时也能够实现单粒子形式的正极活性材料的正极活性材料前体。
3、本发明的一个方面还提供了一种制备正极活性材料的方法，该方法通过在制备正极活性材料时使用该正极活性材料前体，即使在低温下烧制时也能够获得单粒子形式的正极活性材料。
4、技术方案
5、根据本发明的一个方面，提供了一种正极活性材料前体、使用该正极活性材料前体制备正极活性材料的方法、以及通过该方法制备的正极活性材料。
6、(1) 本发明提供了一种正极活性材料前体，所述正极活性材料前体包含：
7、具有由以下化学式1表示的组成并且包含单粒子形式的复合过渡金属的第一正极活性材料前体，以及
8、选自具有由以下化学式2表示的组成的第二正极活性材料前体和具有由以下化学式3表示的组成的第三正极活性材料前体中的一种以上。
9、[化学式1]
10、nia1m1b1mnc1m2d1
11、在上述化学式1中，
12、m1是选自co和al中的一种以上，
13、m2是选自nb、ti、mg、ta、zr、ca、mo、v、y、w和sc中的一种以上，并且
14、0.6≤a1<1，0<b1≤0.4，0≤c1≤0.4，0≤d1≤0.2，并且
15、[化学式2]
16、m3a2m4b2(oh)c2
17、在上述化学式2中，
18、m3是选自ni、co、mn、al和zr中的一种以上，
19、m4是选自nb、ti、mg、ta、ca、mo、v、y、w和sc中的一种以上，并且
20、0<a2≤1，0≤b2<1，2≤c2≤4，并且
21、[化学式3]
22、m5a3m6b3oc3
23、在上述化学式3中，
24、m5是选自ni、co、mn、al和zr中的一种以上，
25、m6是选自nb、ti、mg、ta、ca、mo、v、y、w和sc中的一种以上，并且
26、0<a3≤3，0≤b3<3，1≤c3≤4。
27、(2) 在上述(1)中，本发明提供了一种正极活性材料前体，其中第一正极活性材料前体具有0.1μm至15μm的平均粒径(d50)。
28、(3) 在上述(1)或(2)中，本发明提供了一种正极活性材料前体，其中第一正极活性材料前体具有面心立方晶体结构。
29、(4) 在上述(1)至(3)中的任一项中，本发明提供了一种正极活性材料前体，其中第二正极活性材料前体为二次粒子形式、单粒子形式或非定形的。
30、(5) 在上述(1)至(4)中任一项中，本发明提供了一种正极活性材料前体，其中第二正极活性材料前体具有0.01μm至10μm的平均粒径(d50)。
31、(6) 在上述(1)至(5)中的任一项中，本发明提供了一种正极活性材料前体，其中第三正极活性材料前体为二次粒子形式、单粒子形式或非定形的。
32、(7) 在上述(1)至(6)中的任一项中，本发明提供了一种正极活性材料前体，其中第三正极活性材料前体具有0.01μm至10μm的平均粒径(d50)。
33、(8) 在上述(1)至(7)中的任一项中，本发明提供了一种正极活性材料前体，其中基于100重量份的第一正极活性材料前体，正极活性材料前体以0.5重量份至5重量份的量包含选自第二正极活性材料前体和第三正极活性材料前体中的一种以上。
34、(9) 本发明提供了一种制备正极活性材料的方法，所述方法包括如下步骤：
35、将根据(1)至(8)中任一项所述的正极活性材料前体与含锂原料混合，然后在700℃至低于830℃的温度下烧制混合物，从而获得单粒子形式的锂过渡金属氧化物。
36、(10) 本发明提供了一种单粒子形式的正极活性材料，所述单粒子形式的正极活性材料通过根据上述(9)的制备方法制备，并且具有3μm至12μm的平均粒径(d50)。
37、(11) 在上述(10)中，本发明提供了一种单粒子形式的正极活性材料，所述单粒子形式的正极活性材料具有4μm至8μm的平均粒径(d50)。
38、有益效果
39、根据本发明的正极活性材料前体使用包含单粒子形式的复合过渡金属的第一正极活性材料前体与第二正极活性材料前体和/或第三正极活性材料前体的混合物，使得即使当正极活性材料前体在比制备正极活性材料时形成单粒子通常所需的温度相对更低的温度下烧制时，也可以获得单粒子形式的正极活性材料。
40、当将通过根据本发明的制备正极活性材料的方法而制备的正极活性材料应用于二次电池时，可以实现优异的容量特性、寿命特性、电阻特性和显著的气体产生减少效果。
1.一种正极活性材料前体，所述正极活性材料前体包含：
2.根据权利要求1所述的正极活性材料前体，其中所述第一正极活性材料前体具有0.1μm至15μm的平均粒径(d50)。
3.根据权利要求1所述的正极活性材料前体，其中所述第一正极活性材料前体具有面心立方晶体结构。
4.根据权利要求1所述的正极活性材料前体，其中所述第二正极活性材料前体为二次粒子形式、单粒子形式或非定形的。
5.根据权利要求1所述的正极活性材料前体，其中所述第二正极活性材料前体具有0.01μm至10μm的平均粒径(d50)。
6.根据权利要求1所述的正极活性材料前体，其中所述第三正极活性材料前体为二次粒子形式、单粒子形式或非定形的。
7.根据权利要求1所述的正极活性材料前体，其中所述第三正极活性材料前体具有0.01μm至10μm的平均粒径(d50)。
8.根据权利要求1所述的正极活性材料前体，其中基于100重量份的所述第一正极活性材料前体，所述正极活性材料前体以0.5重量份至5重量份的量包含选自所述第二正极活性材料前体和所述第三正极活性材料前体中的一种以上。
9.一种正极活性材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
10.一种单粒子形式的正极活性材料，所述单粒子形式的正极活性材料通过权利要求9所述的制备方法制备，并且具有3μm至12μm的平均粒径(d50)。
11.根据权利要求10所述的正极活性材料，其中所述正极活性材料为平均粒径(d50)为4μm至8μm的单粒子形式。
