用于高电压锂离子电池组的锂镍锰钴氧化物阴极粉末制造技术

一种用于在可充电电池组中的阴极材料的锂金属氧化物粉末，该锂金属氧化物粉末由核心和表面层组成，该表面层被外界面和内界面分隔，该内界面与该核心接触，该核心具有包含元素Li、M和氧的层状晶体结构，其中M具有式M＝(Niz(Ni1/2 Mn1/2)y Cox)1‑k Ak，其中0.15≤x≤0.30，0.20≤z≤0.55，x+y+z＝1，并且0<k≤0.1，其中Li含量经化学计量控制而具有摩尔比0.95≤Li:M≤1.10；其中A是至少一种掺杂剂并且包括Al；其中该核心具有0.3至3mol％的Al含量和少于0.05mol％的F含量；并且其中该表面层具有的Al含量从在该内界面处的该核心的Al含量连续地增加到在该外界面处的至少10mol％，以及F含量从在该内界面处的少于0.05mol％连续地增加到在该外界面处的至少3mol％，在表面部分中的Al和F含量通过XPS测定。该表面层具有的Mn含量也可从在该内界面处的该核心的Mn含量连续地减少到在该外界面处的少于50％的该核心的Mn含量。

Lithium nickel manganese cobalt oxide cathode powder for use in high voltage lithium ion battery packs

A lithium metal oxide powder cathode material in rechargeable battery in the group for the lithium metal oxide powder composed of a core and a surface layer. The surface layer is external interface and internal interface separation, the interface in contact with the core, the core has a layered crystal structure contains elements of Li, M and oxygen, which M with M = (Niz (Ni1/2 Mn1/2) y Cox K) 1 Ak, and 0.15 = x = 0.30, 0.20 = z = 0.55, x+y+z = 1, k = 0.1 and 0< the content of Li by stoichiometric control with molar ratio of Li:M = 0.95 ~ 1.10; A is at least one dopant and Al; wherein the core content of Al is 0.3 to 3mol% and less than 0.05mol% F content; and wherein the surface layer with a Al content from the interface in the inside of the core content of Al continuously increased to the surface at least at 10mol% As well as the F content, at less than 0.05mol% at the inner interface, is continuously increased to at least 3mol% at the outer interface, and the Al and F contents in the surface portion are determined by XPS. The Mn content of the surface layer can also be continuously reduced from the Mn content of the core at the inner interface to less than 50% of the core Mn content at the outer interface.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高电压锂离子电池组的锂镍锰钴氧化物阴极粉末
与
技术介绍
本专利技术关于用于可充电锂离子电池组(battery)的改善的阴极材料。阴极材料含有Ni、Mn和Co，经表面处理，并且具有改性的组合物，其在室温和高温(elevatedtemperature)两者下，在全电池(fullcell)中的长期循环期间、尤其是在高充电截止电压(cut-offvoltage)(>4.35V)下都显示出改善的循环稳定性。可商购获得的锂离子电池组通常含有石墨基(graphite-based)阳极和阴极材料。阴极材料通常是能够可逆地嵌入锂和脱嵌锂的粉末状材料。历史上，LiCoO2是用于可充电锂电池组的主要阴极材料。最近所谓的NMC阴极材料在许多应用中取代LiCoO2。“NMC”是镍-锰-钴的缩写，并且其用于基于锂过渡金属的氧化物，其中过渡金属基本上是Ni、Mn和Co的混合物，大致具有化学计量LiMO2，其中M＝NixMnyCoz。可能有附加的掺杂，并且典型的掺杂元素是Al、Mg、Zr等。晶体结构是有序的岩盐结构，其中阳离子排序成2维的Li和M层。空间群(spacegroup)是R-3M。可能有许多不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在可充电电池组中的阴极材料的锂金属氧化物粉末，所述锂金属氧化物粉末包括核心和表面层，所述表面层被外界面和内界面分隔，所述内界面与所述核心接触，所述核心具有包含元素Li、M和氧的层状晶体结构，其中M具有式M＝(Niz(Ni1/2Mn1/2)yCox)1‑kAk，其中0.15≤x≤0.30，0.10≤z≤0.55，x+y+z＝1，并且0<k≤0.1，其中所述Li含量经化学计量控制而具有摩尔比0.95≤Li:M≤1.10；其中A是至少一种掺杂剂并且包括Al，其中所述核心具有0.3至3mol％的Al含量和少于0.05mol％的F含量；其中所述表面层包含Ni、Co、Mn、LiF和Al2O3...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.23 EP 15152289.31.一种用于在可充电电池组中的阴极材料的锂金属氧化物粉末，所述锂金属氧化物粉末包括核心和表面层，所述表面层被外界面和内界面分隔，所述内界面与所述核心接触，所述核心具有包含元素Li、M和氧的层状晶体结构，其中M具有式M＝(Niz(Ni1/2Mn1/2)yCox)1-kAk，其中0.15≤x≤0.30，0.10≤z≤0.55，x+y+z＝1，并且0<k≤0.1，其中所述Li含量经化学计量控制而具有摩尔比0.95≤Li:M≤1.10；其中A是至少一种掺杂剂并且包括Al，其中所述核心具有0.3至3mol％的Al含量和少于0.05mol％的F含量；其中所述表面层包含Ni、Co、Mn、LiF和Al2O3的紧密混合物；并且其中所述表面层具有的Al含量从在所述内界面处的所述核心的Al含量增加到在所述外界面处的至少10mol％，以及所述表面层具有的F含量从在所述内界面处的少于0.05mol％增加到在所述外界面处的至少3mol％，所述Al和F含量通过XPS测定。2.一种用于在可充电电池组中的阴极材料的锂金属氧化物粉末，所述锂金属氧化物粉末包括核心和表面层，所述表面层被外界面和内界面分隔，所述内界面与所述核心接触，所述核心具有包含元素Li、M和氧的层状晶体结构，其中M具有式M＝(Niz(Ni1/2Mn1/2)yCox)1-kAk，其中0.15≤x≤0.30，0.20≤z≤0.55，x+y+z＝1，并且0<k≤0.1，其中所述Li含量经化学计量控制而具有摩尔比0.95≤Li:M≤1.10；其中A是至少一种掺杂剂并且包括Al，其中所述核心具有0.3至3mol％的Al含量；其中所述表面层包含Ni、Co、Mn、LiF和Al2O3的紧密混合物；并且其中所述表面层具有的Mn含量从在所述内界面处的所述核心的Mn含量减少到在所述外界面处的少于50％的所述核心的Mn含量，在所述核心中的所述Al含量以及所述Mn含量通过XPS测定。3.根据权利要求2所述的锂金属氧化物粉末，其中所述表面层具有的Ni含量从在所述内界面处的所述核心的Ni含量减少到在所述外界面处的少于25％的所述核心的Ni含量，如通过XPS所测定。4.根据权利要求2所述的锂金属氧化物粉末，其中所述表面层具有的Co含量从在所述内界面处的所述核心的Co含量减少到在所述外界面处的少于35％的所述核心的Co含量，如通过XPS所测定。5.根据权利要求1或权利要求2所述的锂金属氧化物粉末，其中所述表面层由下列组成：所述核心的元素Ni、Co和Mn的紧密混合物；LiF；和Al2O3；以及由CaO、TiO2、MgO、WO3、ZrO2、Cr2O3和V2O5组成的组的任一种或多种化合物。6.根据权利要求1或权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏昕，延斯·鲍森，金基惠，韩宋伊，
申请(专利权)人：尤米科尔公司，株式会社韩国尤米科尔，
类型：发明
国别省市：比利时,BE