制备经涂覆的电极活性材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备经部分涂覆的电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：(a)提供根据通式Li

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备经涂覆的电极活性材料的方法
[0001]本专利技术涉及一种制备经部分涂覆的电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：
[0002](a)提供根据通式Li
1+x
TM1‑
x
O2的电极活性材料，其中TM为Ni和任选地，Co和Mn中的至少一种，以及任选地，至少一种选自Al、Mg、Ba和B，除Ni、Co和Mn以外的过渡金属的元素，并且x为
‑
0.05至0.2，其中至少50摩尔％的TM的过渡金属为Ni，
[0003](b)用含水介质处理所述电极活性材料，
[0004](c)通过固液分离方法部分移除水，
[0005](d)用Me的化合物处理残留物，其中Me选自铝、硼、磷、钼、锑、钒和碲中的至少一种，和
[0006](e)热处理残留物。
[0007]锂离子二次电池组为用于存储能量的现代设备。从小型设备如移动电话和笔记本电脑至车用电池组和其他电子移动用电池组的许多应用领域已经并且正在考虑中。电池组的各组分对于电池组性能具有决定性作用，例如电解质、电极材料和分隔物。特别应注意阴极材料。已经提出数种材料，例如磷酸铁锂、锂钴氧化物和锂镍钴锰氧化物。尽管已经进行了广泛的研究，但迄今为止找到的解决方案仍然有改进的空间。
[0008]目前，可以观察到对所谓的富镍电极活性材料的一定兴趣，例如，包含相对于总TM含量为75摩尔％或更多的Ni的电极活性材料。
[0009]锂离子电池组，特别是富镍电极活性材料的一个问题归因于电极活性材料表面上的不希望的反应。该类反应可为电解质或溶剂或两者的分解。因此已经尝试保护表面而不妨碍充电和放电期间的锂交换。实例为尝试用例如氧化铝或氧化钙涂覆电极活性材料，参见例如US 8,993,051。
[0010]其他理论将不希望的反应归因于表面上的游离LiOH或Li2CO3。已经尝试通过用水洗涤电极活性材料来移除该游离的LiOH或Li2CO3，参见例如JP4,789,066B、JP5,139,024B和US2015/0372300。然而，在某些情况下，观察到所得电极活性材料的性能没有改进。
[0011]本专利技术的目的为提供一种用于制备具有优异电化学性能的富镍电极活性材料的方法。另一目的为提供具有优异电化学性能的富镍电极活性材料。
[0012]因此，已经发现开始所定义的方法，下文中也称为“本专利技术方法”。本专利技术方法包括以下步骤：
[0013](a)提供根据通式Li
1+x
TM1‑
x
O2的电极活性材料，其中TM为Ni和任选地，Co和Mn中的至少一种，以及任选地，至少一种选自Al、Mg、Ba和B，除Ni、Co和Mn以外的过渡金属的元素，并且x为
‑
0.05至0.2，其中至少50摩尔％的TM的过渡金属为Ni，
[0014](b)用含水介质处理所述电极活性材料，
[0015](c)通过固液分离方法部分移除水，
[0016](d)用Me的化合物处理残留物，其中Me选自钼、锑、钒和碲中的至少一种，和
[0017](e)热处理残留物。
[0018]本专利技术方法包括5个步骤(a)、(b)、(c)、(d)和(e)，在本专利技术的上下文中也分别称
为步骤(a)和步骤(b)和步骤(c)和步骤(d)和步骤(e)。步骤(b)和(c)的开始可以同时或优选随后的。步骤(b)和(c)可以同时或随后或优选至少部分重叠或同时进行。步骤(d)在完成步骤(c)之后进行。
[0019]本专利技术方法由根据通式Li
1+x
TM1‑
x
O2的电极活性材料开始，其中TM包含Ni和任选地至少一种选自Co和Mn的过渡金属，以及任选地至少一种选自Al、Ba、B和Mg的元素和，其中至少50摩尔％，优选至少75摩尔％的TM为Ni，并且x为
‑
0.05至0.2。所述材料在下文中也称为起始材料。
[0020]在本专利技术的一个实施方案中，起始材料的平均颗粒直径(D50)为3
‑
20μm，优选5
‑
16μm。可以例如通过光散射或激光衍射或电声光谱法测定平均颗粒直径。颗粒通常包含初级颗粒的附聚物，并且上述颗粒直径是指二次颗粒直径。
[0021]在本专利技术的一个实施方案中，起始材料具有0.1
‑
1.0m2/g的比表面(BET)，下文中也称为“BET表面”。BET表面可以通过将样品在200℃下脱气30分钟或更长时间之后的氮气吸附以及除此之外根据DIN ISO 9277：2010来测定。
[0022]在本专利技术的一个实施方案中，步骤(a)中提供的颗粒材料具有通过卡尔费休滴定测定为20
‑
2,000ppm的水分含量，优选20
‑
1,200ppm。
[0023]在本专利技术的一个实施方案中，变量TM对应于通式(Ia)：
[0024](Ni
a
Co
b
Mn
c
)1‑
d
M
1d
(Ia)
[0025]其中a+b+c＝1，和
[0026]a为0.75
‑
0.95，优选0.85
‑
0.95，
[0027]b为0.025
‑
0.2，优选0.025
‑
0.1，
[0028]c为0.025
‑
0.2，优选0.05
‑
0.1，
[0029]d为0
‑
0.1，优选0
‑
0.04，
[0030]M1为Al、Mg、W、Mo、Ti或Zr中的至少一种，优选Al、Ti和W中的至少一种。
[0031]在本专利技术的一个实施方案中，变量c为0，M1为Al且d为0.01
‑
0.05。
[0032]在本专利技术的另一实施方案中，变量TM对应于通式(Ib)：
[0033](Ni
a*
Co
b*
Al
e*
)1‑
d*
M
2d*
ꢀꢀ
(Ib)
[0034]其中a*+b*+c*＝1，和
[0035]a*为0.75
‑
0.95，优选0.85
‑
0.95，
[0036]b*为0.025
‑
0.2，优选0.025
‑
0.1，
[0037]e*为0.01
‑
0.2，优选0.015
‑
0.04，
[0038]d*为0
‑
0.1，优选0
‑
0.2，
[0039]M2为W、Mo、Ti或Zr中的至少一种。
[0040]变量x为
‑
0.05至0.2。
[0041]在本专利技术的一个实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制备经部分涂覆的电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：(a)提供根据通式Li
1+x
TM1‑
x
O2的电极活性材料，其中TM为Ni和任选地，Co和Mn中的至少一种，以及任选地，至少一种选自Al、Mg、Ba和B，除Ni、Co和Mn以外的过渡金属的元素，并且x为
‑
0.05至0.2，其中至少50摩尔％的TM的过渡金属为Ni，(b)用含水介质处理所述电极活性材料，(c)通过固液分离方法部分移除水，(d)用Me的化合物处理残留物，其中Me选自铝、硼、磷、锑、钒、钼和碲中的至少一种，和(e)热处理残留物。2.根据权利要求1的方法，其中TM为根据通式(I)的金属组合：(Ni
a
Co
b
Mn
c
)1‑
d
M
d
ꢀꢀꢀꢀ
(I)其中a为0.6
‑
0.99，b为0.01
‑
0.2，c为0
‑
0.2，和d为0
‑
0.1，M为Al、Mg、Ti、Nb、Mo、W和Zr中的至少一种，和a+b+c＝1。3.根据权利要求1或2的方法，其中步骤(c)通过过滤或借助离心进行。4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中M为Al。5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤(b)中的含水介质为水。6.根据前述权利要求中任一项的方法，其中由步骤(c)获得含水分的滤饼。7.根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤(d)中的Me的化合物选自分散于水中的Al2O3、Sb2O3、Li2TeO3或前述至少两种的组合。8.根据权利要求1
‑
6中任一项的方法，其中将步骤(d)中的Me的化合物溶于水中或溶于氢氧化锂水溶液中。9.根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤(e)包括在300
‑
700℃的最高温度下的煅烧步骤。10.根据权利要求1
‑
8中任一项的方法，其中步骤(e)包括在40
‑
250℃的最高温度下的干燥步骤。11.根据前述权利要求中任一项的方法，其中TM选自Ni
0.6
Co
0.2
M...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩贞姬，柏木顺次，危苏昊，中山顺平，森田大辅，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：