锂离子阴极材料前体及其制备方法和锂离子阴极材料技术

本发明专利技术公开了具有改良特性的锂离子阴极材料和制备该材料的前体。该前体由结构式为LixAy(MnaNibMc)O2+d的复杂的混合碱金属过渡金属氧化物组成，M表示选自除Ni和Mn以外的过渡金属元素以及元素周期表第IIA和IIIA族元素中的一种或多种元素，x为1至1.4，y为0.1至0.5，且x+y为1.1至1.5，a+b+c＝1，d的值取决于阳离子元素Li、A、Ni、Mn和M的比例以及平均氧化价态，使得阳离子元素的结合正电荷与氧阴离子的数量平衡，A表示选自Na、K和Cs中的一种或多种元素。所述锂离子阴极材料通过使元素A与Li在反应时限制结构重组发生程度的温和条件下进行交换而制得。采用该锂离子阴极材料制备的锂离子电池具有较高的容量和倍率性能，并且能够降低离子交换的必要量，从而降低工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请交叉引用 本申请要求在2014年4月24日提交的题为"新的高容量高倍率的锂离子电池阴 极材料"的美国临时专利申请No. 61/983, 855的优先权。
本专利技术涉及锂离子阴极材料前体，该锂离子阴极材料前体的制备方法，以及由该 前体通过离子交换合成的锂离子阴极材料。
技术介绍
当全部用完的时候（100%的放电深度（DOD)范围）时，目前的锂离子电池技术在 电池水平上提供~150-220Wh/kg的能量密度。为了增加锂离子电池固有的能量密度，越来 越关注高容量新型阴极材料的发展。一类已广泛研究关注并且已有几年发展的有潜力的材 料是复合"层_层状"结构或者富锂Ni-Co-Mn(NCM)氧化物，这反映的事实是这些材料可以 看作两种不同的层状相的局域整合。这些阴极材料的结构通式是（1-x) (Li2MnO3)x(LiMO2), 其中，M选自Ni、Co和Mn。当在大于4. 6V充电并且称作高能量NCM或"HE-NCM"时，一些优 选的组合物具有275-300mAh/g的容量，比传统LiCoO2SLi(NiiabC〇aMnb)02层状阴极材料 具有155mAh/g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子阴极材料前体，该前体至少含有Li、A元素、Ni和Mn以及层状相Li2MnO3，结构式为LixAy(MnaNibMc)O2+d，其中，M表示选自除Ni和Mn以外的过渡金属元素以及元素周期表第IIA和IIIA族元素中的一种或多种元素，x为1至1.4，y为0.1至0.5，且x+y为1.1至1.5，a+b+c＝1，d的值取决于阳离子元素Li、A、Ni、Mn和M的比例以及平均氧化价态，使得所述阳离子元素的结合正电荷与氧阴离子的数量平衡，A表示选自Na、K和Cs中的一种或多种元素。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·D·开普勒，刘宏建，F·张，R·韦尔姆伦，P·黑利，M·斯莱特，
申请(专利权)人：法拉赛斯能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US