本发明专利技术公开一种还包含两性化合物、碱金属硫化物或碱金属氧化物的电极活性材料，及使用该电极活性材料的锂二次电池。该锂二次电池能够中和电极活性材料周围生成的酸，从而能抑制电池容量的减少。另外，该锂二次电池具有优异的充电－放电性能、循环寿命和热稳定性。本发明专利技术还提供一种制备用于锂二次电池的电极活性材料的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
用于锂二次电池的电极活性材料、其制备方法及使用该材料的锂二次电池
本专利技术涉及一种用于锂二次电池的电极活性材料、其制备方法及使用该材料的锂二次电池，尤其涉及用于锂二次电池且还包含两性化合物、碱金属硫化物或碱金属氧化物的正极或负极活性材料、制备该电极活性材料的方法及使用该电极活性材料的锂二次电池。
技术介绍
二次电池用作用于信息通信的便携式电子设备(储如PDA、便携式电话、笔记本计算机等等)以及电动自行车、电动汽车等的电源。因此，对具有重复充放电能力的二次电池的需求日益增加。特别是由于设备的性能依赖于二次电池，因而需要高性能的二次电池。所要求的二次电池的特性包括充电-放电性能、寿命特性、高倍率特性、高温热稳定性等等。另外，锂二次电池在高压和能量密度方面也引起了注意。锂二次电池分为用锂金属做负极的锂电池和用具有嵌入/脱去锂离子能力的碳作为夹层化合物的锂离子电池。此外，根据使用的电解液锂二次电池经常分为液态型电池、凝胶型聚合物电池和固态型聚合物电池。锂二次电池一般包含正极、负极、电解液、隔板、包装材料等。通过将用作正极活性材料的诸如LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2或LiMnO2等的锂过渡金属复合氧化物、导电剂和粘合剂的混合物扩散到电流收集器中来制备正极。在嵌入/脱去锂离子的反应期间，活性材料具有较高的电化学电势。用于负极的活性材料包括具有较低的电化学电势的锂、碳等。通过将含锂离子的盐(例如LiPF6、LiBF4、LiClO4等)溶解到极性有机溶剂(例如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等)中来配制电解液。隔板主要使用基于聚烯烃的聚合物(例如多孔聚乙烯)用作离子导电层，并在阳极和阴极之间起电绝缘作用。包装材料保护电池的-->内含物并提供电信号通路，其包含由铁或铝制成的金属容器、或多层铝箔和聚合物薄膜。然而，锂二次电池存在许多问题，例如，在反复的充电/放电循环中，电池的寿命可能缩短，在高温时尤其如此。这是由于电池中的湿度等原因导致的电解液分解、活性材料失效、或电池内阻增加所造成的。已经进行了解决这些问题的许多努力。例如，韩国专利公告第10-277796号公开了一种通过热处理而在正极活性材料的表面上涂覆诸如Mg、Al、Co、K、Na、Ca等的金属氧化物的方法。通过将TiO2添加到作为活性材料的LiCoO2中以提高能量密度和高倍率特性的技术被公开在“Electrochemicaland Solid-State Letters，4(6)，A65-A67(2001)”中。通过用铝对天然石墨进行表面处理来提高电池寿命的技术公开在“Electrochemical and Solid-State Letters，4(8)，A109-A112(2001)”中。然而，仍然存在着诸如由于充电和放电循环期间电解液分解而导致气体产生和寿命减少等问题。另外，由于充电期间电池容量降低而使电解液氧化，结果产生的酸将溶解活性材料的问题公开在Journal of Electrochemical Society，143(1996)，p2204中。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人认真透彻地研究以寻找在反复充电和放电循环期间电池性能变坏的原因。结果他们发现在添加了能够中和电极活性材料周围产生的酸的物质时，可抑制电池性能恶化。具体地，他们发现在两性化合物、碱金属硫化物或碱金属氧化物加到电极活性材料中时，可以改善电池的充电-放电性能、寿命特性和高倍率特性，并抑制电池内气体的产生。因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于锂二次电池的锂电极活性材料的电极活性材料，其能改善电池的充电-放电性能、寿命特性和高倍率特性并抑制电池内气体的产生。本专利技术的另一目的是提供一种制备用于锂二次电池的锂电极活性材料的电极活性材料的方法。本专利技术的再一目的是提供一种锂二次电池，其使用用于锂二次电池的电极活性材料。-->通过提供还包含两性化合物、碱金属硫化物或碱金属氧化物并用于锂二次电池的电极活性材料，可以实现本专利技术的上述的和其他的目的。电极可是正极或负极。关于正极活性材料，以锂金属的氧化/还原电势为基础具有1.5V到6.0V的氧化/还原电势的任何粉末形式的活性材料都可在本专利技术中使用。优选地，活性材料包括锂过渡金属复合氧化物、锂过渡金属复合硫族化合物及其含有不同元素的混合物，但是不限于这些化合物。更优选地，正极活性材料包括下面通式(1)所代表的化合物：LiaMbNcLdOePfQg (1)其中，a、b、c和d是各自独立的当量数(equivalent number)，选自0到2，L、M和N各自选自于Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Cr、Sr、Ti、V、Cu、Zn和Al，e、f和g是各自独立的当量数，选自0到4，和O、P和Q各自选自于O、S和F。关于负极活性材料，以锂金属的氧化/还原电势为基础具有0.001V到3.5V的氧化/还原电势的任何粉末形式的活性材料都可在本专利技术中使用。优选地，负极活性材料包括由碳组成的石墨和由下面通式(2)到(4)所代表的化合物：AxByMaNb (2)其中x、y、a和b是各自独立的当量数，选自0到4，A和B各自选自于Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Cr、Sr、Ti、V、Cu和Zn，和M和N各自选自于O、S、F、Cl、Br、I、Se、Te和Fr。SixMy (3)其中x和y是各自独立的当量数，选自0到2，和M是选自于Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Cr、Sr、Ti、V、Cu、Zn、Al和B的一种元素。SnOxMy (4)-->其中x和y是各自独立的当量数，选自0到4，和M是选自于O、S、F、Cl、Br、I、Se、Te和Fr的一种元素。本文中引用的术语“两性化合物”包括所有含有至少一种两性元素的化合物。两性化合物能够中和电极活性材料周围产生的酸。两性元素的例子包括锌、锡、铅、硼、锑、砷等等。含有两性元素的化合物包括醋酸锌、乙酰丙酮锌、溴化锌、碳酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌和氧化锌。含锡化合物的例子包括醋酸锡(II)、醋酸锡(IV)、草酸锡(II)、氧化锡(II)和氯化锡(II)。含铅化合物的例子包括醋酸铅(II)、醋酸铅(IV)、碳酸铅(II)、氯化铅(II)、硝酸铅(II)和氧化铅(II)。含硼化合物的例子包括氧化硼、磷酸硼、溴化硼、氯化硼和三氟化硼乙醚((C2H5)2OBF3)。含锑化合物的例子包括氧化锑(III)、三氯化锑(III)和五氯化锑(V)。含砷化合物的例子包括氧化砷(III)、三氯化砷(III)和五氯化砷(V)。除这些化合物外，任何能与酸反应的化合物都可使用，只要它们不损害电池性能。碱金属硫化物的例子包括Li2S、Na2S、K2S、Rb2S、Cs2S等等。碱金属氧化物的例子包括Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O等等。本专利技术还涉及一种制备用于锂二次电池的电极活性材料的方法。该方法包含以下步骤：将正极或负极活性材料加到选自于两性化合物、碱金属氧化物和碱金属硫化物的化合物在合适溶剂中所形成的溶液中；均匀分散混合物；及过滤和干燥该分散的混合物以去除溶剂。这样制备的电极活性材料的粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于锂二次电池的电极活性材料，其还包含两性化合物、碱金属硫化物或碱金属氧化物。
【技术特征摘要】
KR 2001-10-16 2001/637711.一种用于锂二次电池的电极活性材料，其还包含两性化合物、碱金属硫化物或碱金属氧化物。2.根据权利要求1所述的电极活性材料，其特征在于，所述电极是正极或负极。3.根据权利要求2所述的电极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料是以锂金属的氧化/还原电势为基础具有1.5V到6.0V的氧化/还原电势的粉末形式的材料，并且是由下面通式(1)所代表的化合物：LiaMbNcLdOePfQg (1)其中，a、b、c和d是各自独立的当量数，选自0到2，L、M和N各自选自于Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Cr、Sr、Ti、V、Cu、Zn和Al，e、f和g是各自独立的当量数，选自0到4，和O、P和Q各自选自于O、S、F、Cl、Br、I、Se、Te和Fr。4.根据权利要求2所述的电极活性材料，其特征在于，所述负极活性材料是以锂金属的氧化/还原电势为基础具有0.001V到3.5V的氧化/还原电势的粉末形式的材料，并且是由碳组成的石墨或由下面通式(2)到(4)所代表的化合物：AxByMaNb (2)其中x、y、a和b是各自独立的当量数，选自0到4，A和B各自选自于Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Cr、Sr、Ti、V、Cu和Zn，和M和N各自选自于O、S、F、Cl、Br、I、Se、Te和Fr；SixMy (3)-->其中x和y是各自独立的当量数，选自0到2，和M是选自于Mn、Co、Ni、Fe、Cu、Cr、Sr、Ti、V、Cu、Zn、Al和B的一种元素；SnOxMy (4)其中x和y是各自独立的当量数，选自0到4，和M是选自于O、S、F、C1、Br、I、Se、Te和Fr的一种元素。5.根据权利要求1所述的电极活性材料，其特征在于，所述两性化合物是包含锌、锡、铅、硼、锑或砷的化合物，并选自醋酸锌、乙酰丙酮锌、溴化锌、碳酸锌、氯化锌、碘化锌、硝酸锌、氧化锌、醋酸锡(II)、醋酸锡(IV)、草酸锡(II)、氧化锡(II)、氯化锡(II)、醋酸铅(II)、醋酸铅(IV)、碳酸铅(II)、氯化铅(II)、硝酸铅(II)、氧化铅(II)、氧化硼、磷酸硼、溴化硼、氯化硼、三氟化硼乙醚((C2H5)2OBF3)、氧化锑(III)、三氯化锑(III)、五氯化锑(V)、氧化砷(III)、三氯化砷(III)和五氯...
【专利技术属性】
技术研发人员：宣良国，李浩赫，
申请(专利权)人：学校法人汉阳学院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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