用于可再充电锂离子电池的正电极活性材料制造技术

本发明专利技术提供了一种用于锂离子二次电池的正电极活性材料，该正电极活性材料包含：(i)第一锂过渡金属氧化物，该第一锂过渡金属氧化物包含具有如通过激光粒度分析所测定的在3μm和15μm之间的中值粒度D50

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可再充电锂离子电池的正电极活性材料


[0001]本专利技术涉及用于锂离子可再充电电池(LIB)的正电极活性材料粉末。
[0002]具体地，本专利技术涉及一种此类正电极材料，该正电极材料为Li
‑
Ni
‑
Mn
‑
Co氧化物或Li
‑
Ni
‑
Co
‑
Al氧化物，并且该正电极材料主要或完全由单晶粒子形成。
[0003]此类单晶正电极活性材料粉末是已知的，例如从WO 2019/185349A1中获知，该文献是单晶正电极活性材料粉末的制备方法。在其理想形式中，粉末由致密的“单体”粒子组成，其中每个粒子是单晶体而不是二次粒子。此类单晶粒子具有更高的机械强度，从而使电池具有更好的循环稳定性。
[0004]然而，此类正电极活性材料在电池正电极中的填充密度由于相对大量的孔隙存在于粒子之间而相对低，使得此类正电极占据相对大的体积。
[0005]本专利技术的一个目的是提供一种正电极活性材料，该正电极活性材料的优点在于，与已知的单晶Li
‑
Ni
‑
Mn
‑
Co氧化物或Li
‑
Ni
‑
Co
‑
Al氧化物相比，该正电极活性材料在压实后具有更高的密度，因此在电池电极中具有更高的密度。

技术实现思路

[0006]该目的通过提供用于可再充电锂离子电池的正电极活性材料来实现，其中所述正电极活性材料包含Li、金属M'和氧，其中该金属M'包含Ni、Co、以及Mn或Al中之一、以及任选地选自B、Ba、Sr、Mg、Nb、Ti、W、F和Zr的一种或多种元素，其中该正电极活性材料是锂过渡金属氧化物粉末的混合物，
[0007]其中该混合物包含均为单晶粉末的第一锂过渡金属氧化物粉末和第二锂过渡金属氧化物粉末，
[0008]其中该第一锂过渡金属氧化物粉末构成该正电极活性材料的第一重量分数并且具有如通过激光衍射粒度分析所测定的在3μm和15μm之间的第一中值粒度D50
A
，
[0009]其中该第二锂过渡金属氧化物粉末构成该正电极活性材料的第二重量分数并且具有如通过激光衍射粒度分析所测定的在0.5μm和3μm之间的第二中值粒度D50
B
，
[0010]其中该第二重量分数在5重量％和40重量％之间。
[0011]观察到，使用根据本专利技术的正电极活性材料实现更高的压制密度，如通过实施例说明并且由表1中所提供的结果支持。EX1.4教导了一种包含第一锂过渡金属氧化物和第二过渡金属氧化物的正电极活性材料，其中该第一单晶锂过渡金属氧化物具有比该第二单晶锂过渡金属氧化物更高的中值粒度。
附图说明
[0012]通过进一步的指导，包括附图以更好地理解本专利技术的教导内容。所述附图旨在帮助描述本专利技术，而不旨在作为对当前公开的专利技术的限制。
[0013]图1示出了根据EX1.4的具有第一单晶锂过渡金属氧化物和第二单晶锂过渡金属氧化物的正电极活性材料粉末的扫描电子显微镜(SEM)图像。
[0014]图2示出了EX 1.1至1.5和CEX 1.5的压制密度(Y轴，以g/cm3表示)作为第二单晶锂过渡金属氧化物相对于正电极活性材料的总重量的重量分数(X轴，以重量％表示)的函数的图示。
[0015]图3示出了EX 1至EX 4和CEX 2的压制密度(Y轴，以g/cm3表示)作为第一单晶锂过渡金属氧化物的D50
A
与第二单晶锂过渡金属氧化物的D50
B
之比(D50
A
/D50
B
)(X轴)的函数的图示。
[0016]图4和图5分别示出了样品EX 1.4和EX 3.1的粒度分布。
具体实施方式
[0017]除非另有定义，否则公开本专利技术所用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有本专利技术所属领域的普通技术人员通常所理解的含义。通过进一步的指导，包括术语定义以更好地理解本专利技术的教导内容。如本文所用，以下术语具有以下含义：
[0018]如本文所用，“约”在涉及可测量值诸如参数、量、时间持续时间等时，旨在涵盖+/
‑
20％或更少，优选地+/
‑
10％或更少，更优选地+/
‑
5％或更少，甚至更优选地+/
‑
1％或更少，并且还更优选地+/
‑
0.1％或更少以及偏离指定值的变化，在这个范围内，此类变化适合于在所述公开的专利技术中执行。然而，应当理解，修饰词“约”所指的值的本身也是具体公开的。
[0019]通过端点表述的数值范围包括该范围内包含的所有数字和分数，以及所表述的端点。所有百分比应理解为缩写为“重量％”的重量百分比或缩写为“体积％”的体积百分比，除非另有定义或除非不同的含义对于所属领域的技术人员从其使用和其中使用的上下文而言是显而易见的。
[0020]正电极活性材料
[0021]在第一方面，本专利技术提供了一种用于可再充电锂离子电池的正电极活性材料，
[0022]其中所述正电极活性材料包含Li、金属M'和氧，其中该金属M'包含Ni、Co、以及Mn或Al中之一、以及任选地选自B、Ba、Sr、Mg、Nb、Ti、W、F和Zr的一种或多种元素，
[0023]其中该正电极活性材料是锂过渡金属氧化物粉末的混合物，
[0024]其中该混合物包含均为单晶粉末的第一锂过渡金属氧化物粉末和第二锂过渡金属氧化物粉末，
[0025]其中该第一锂过渡金属氧化物粉末构成该正电极活性材料的第一重量分数并且具有如通过激光衍射粒度分析所测定的在3μm和15μm之间的第一中值粒度D50
A
，
[0026]其中该第二锂过渡金属氧化物粉末构成该正电极活性材料的第二重量分数并且具有如通过激光衍射粒度分析所测定的在0.5μm和3μm之间的第二中值粒度D50
B
，
[0027]其中该第二重量分数在5重量％和40重量％之间。
[0028]单晶粉末的概念在正电极活性材料的
中是众所周知的。本专利技术涉及主要是具有单晶粒子的粉末。与由主要是多晶的粒子制成的多晶粉末相比，此类粉末是单独的粉末类。本领域技术人员可基于显微图像来容易地区分这两类粉末。
[0029]单晶粒子在该
中还称为整体粒子、单体粒子或和单晶粒子。
[0030]尽管单晶粉末的技术定义是多余的，但是本领域技术人员可借助SEM容易地认识这种粉末，在本专利技术的上下文中，单晶粉末可被认为是被定义为其中粒子数目的80％或更
多是单晶粒子的粉末。这可在具有至少45μm
×
至少60μm(即，至少2700μm2)并优选地至少100μm
×
100μm(即，至少10000μm2)的视场的SEM图像上测定。
[0031]单晶粒子是作为单独晶体或由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于锂离子二次电池的正电极活性材料，其中所述正电极活性材料包含Li、金属M'和氧，其中所述金属M'包含Ni、Co、以及Mn或Al中之一、以及任选的选自B、Ba、Sr、Mg、Nb、Ti、W、F和Zr的一种或多种元素，其中所述正电极活性材料是锂过渡金属氧化物粉末的混合物，其中所述混合物包含均为单晶粉末的第一锂过渡金属氧化物粉末和第二锂过渡金属氧化物粉末，其中所述第一锂过渡金属氧化物粉末构成所述正电极活性材料的第一重量分数φ
A
，并且具有通过激光衍射粒度分析所测定的在3μm和15μm之间的第一中值粒度D50
A
，其中所述第二锂过渡金属氧化物粉末构成所述正电极活性材料的第二重量分数φ
B
，并且具有通过激光衍射粒度分析所测定的在0.5μm和3μm之间的第二中值粒度D50
B
，其中所述第二重量分数φ
B
在5重量％和40重量％之间。2.根据权利要求1所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度D50
A
在4μm和15μm之间。3.根据权利要求1或权利要求2所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度D50
B
在0.5μm和2μm之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度D50
A
与所述第二中值粒度D50
B
之比在2和20之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度D50
A
和所述第二中值粒度D50
B
之比在4和10之间，并且优选地在6和8之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度D50
A
在5μm和10μm之间。7.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第二中值粒度D50
B
在0.5μm和1.5μm之间。8.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第二重量分数φ
B
在15重量％和30重量％之间，并且优选地在20重量％和25重量％之间。9.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述正电极活性材料在施加207MPa的单轴压强30秒之后具有至少3.50g/cm3的压制密度。10.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一锂过渡金属氧化物粉末包含Li、金属M
A
'和氧，其中所述金属M
A
...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊仓真一，梁太炫，珍斯，
申请(专利权)人：尤米科尔公司，
类型：发明
国别省市：