用于锂离子元件阴极的活性材料的混合物制造技术

本发明专利技术涉及一种混合物，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂离子元件阴极的活性材料的混合物


[0001]本专利技术的
为旨在用于锂离子型电化学电池
(
也称为锂离子电池
)
阴极的活性材料
。
该
也为用于检测锂离子电池充电结束的方法，该锂离子电池阴极的活性材料包括至少一种过渡金属的磷酸锂
。

技术介绍

[0002]包括其活性材料是基于至少一种过渡金属的磷酸锂的阴极的锂离子型电化学电池是现有技术已知的
。
至少一种过渡金属的磷酸锂通常具有化学式
LiMPO4，其中
M
代表至少一种过渡金属，例如
Mn
或
Fe
或者
Mn
与
Fe
结合
。
这种电池的重量容量
(weight capacity)
小于其阴极包括活性材料
——
该活性材料为化学式
LiMO2的至少一种过渡金属的锂氧化物，其中
M
代表至少一种过渡金属
——
的电池的重量容量
。
然而，由于过渡金属的磷酸锂比过渡金属的锂氧化物的热稳定性更好，过渡金属的磷酸锂在使用中提供了更高的安全性
。
[0003]确定其阴极包括至少一种过渡金属的磷酸锂的电池的充电状态是困难的
。
实际上，这种电池在
30
％和
80
％之间的充电状态具有被称为“平台”的充电曲线
。
充电曲线是指代表电池电压在充电过程中随时间变化的曲线
。
在
30
％和
80
％之间的充电状态范围内，电池电压增加很少，使得很难在电池电压和其充电状态之间建立对应关系
。
此外，当接近充电结束时，也就是说在约
95
％和
100
％之间的充电状态，电池的电压突然增加
。
实际上，磷酸锂中几乎所有锂的脱锂会导致电压突然升高
。
这种突然升高不允许尽早警告用户即将过充电
。
电池的电压可以快速达到高值
。
电池长时间进行过充电会导致电解质降解和电池寿命缩短
。
[0004]其阴极包括至少一种过渡金属的磷酸锂的电池的充电曲线的示例如图1所示
。
具有从0％的充电状态到
30
％的第一阶段，在此期间电压快速增加，然后是从
30
％上升到约
80
％的充电状态的第二阶段，在此期间电压几乎不增加，最后是从约
95
％到
100
％的第三阶段，在此期间电压非常快速地增加
。
[0005]已经研究了用于检测充电结束的方法，以允许尽早地检测充电即将结束
。
例如，可以提及文献
EP
‑
A
‑
2309615。
在该文献中，周期性地测量电压，并且当检测到电压突然上升时，中断充电或者降低充电电流的强度
。
[0006]寻求一种通过更精确地发出充电即将结束的信号，而使检测充电结束更加安全的方法
。

技术实现思路

[0007]为此，本专利技术提供了一种混合物，包括：
[0008]‑
大于
50
重量％至
99
重量％的化学式为
Li
x
Mn1‑
y
‑
z
Fe
y
M
z
PO4的锰和铁的磷酸锂，其中
0.8≤x≤1.2
，
0.5≤1
‑
y
‑
z<1
，
0<y≤0.5
，
0≤z≤0.2
，
M
为选自
B、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb
和
Mo
中的至少一种元素；
[0009]‑1重量％至小于
50
重量％的至少一种镍的锂氧化物，选自：
[0010]i)
化学式为
Li
w
(Ni
x
Mn
y
Co
z
M
t
)O2的镍
、
锰和钴的锂氧化物，其中
0.9≤w≤1.1
，
0.80≤x
，
0<y
，
0<z
，
0≤t
，
M
为选自
Al、B、Mg、Si、Ca、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、W、Mo、Sr、Ce、Ta、Ga、Nd、Pr、La
中的至少一种元素；
[0011]ii)
化学式为
Li
w
(Ni
x
Co
y
Al
z
M
t
)O2的镍
、
钴和铝的锂氧化物，其中
0.9≤w≤1.1
，
0.83≤x
，
0<y
，
0<z
，
0≤t
，
M
为选自
B、Mg、Si、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、W、Mo、Sr、Ce、Ga、Ta、Nd、Pr、La
中的至少一种元素；和
[0012]iii)
所述镍
、
锰和钴的锂氧化物与所述镍
、
钴和铝的锂氧化物的混合物
。
[0013]令人惊讶地发现，将富含镍的锂氧化物加入到磷酸锂中可以得到活性材料的混合物，当该混合物被用于锂离子电化学电池的阴极时，可以用于检测电池充电即将结束，从而避免开始过充电
。
实际上，电池的充电曲线具有指示电池充电结束的平台
。
该平台出现在接近
90
％
‑
95
％的充电状态
。
该平台的出现导致电压增加的速度减慢
。
可以通过周期性地或在预定时刻分析电池电压随时间的变化来检测
。
在检测到平台后，可以向用户发送指示充电即将结束的信号
。
[0014]根据一个实施方案，所述至少一种镍的锂氧化物为单晶的
。
[0015]根据一个实施方案，所述至少一种镍的锂氧化物为其尺寸分布特征为体积中值直径
Dv
50
小于或等于7微米
、
优选为2微米至6微米的颗粒形式，该中值直径是在不形成颗粒聚集部分的颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种混合物，包括：
‑
大于
50
重量％至
99
重量％的化学式为
Li
x
Mn1‑
y
‑
z
Fe
y
M
z
PO4的锰和铁的磷酸锂，其中
0.8≤x≤1.2
，
0.5≤1
‑
y
‑
z<1
，
0<y≤0.5
，
0≤z≤0.2
，
M
为选自
B、Mg、Al、Si、Ca、Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb
和
Mo
中的至少一种元素；
‑1重量％至小于
50
重量％的至少一种镍的锂氧化物，选自：
i)
化学式为
Li
w
(Ni
x
Mn
y
Co
z
M
t
)O2的镍
、
锰和钴的锂氧化物，其中
0.9≤w≤1.1
，
0.83≤x
，
0<y
，
0<z
，
0≤t
，
M
为选自
Al、B、Mg、Si、Ca、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、W、Mo、Sr、Ce、Ta、Ga、Nd、Pr
和
La
中的至少一种元素，
ii)
化学式为
Li
w
(Ni
x
Co
y
Al
z
M
t
)O2的镍
、
钴和铝的锂氧化物，其中
0.9≤w≤1.1
，
0.80≤x
，
0<y
，
0<z
，
0≤t
，
M
为选自
B、Mg、Si、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、W、Mo、Sr、Ce、Ga、Ta、Nd、Pr
和
La
中的至少一种元素，和
iii)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：露西尔，
申请(专利权)人：帅福得电池有限公司，
类型：发明
国别省市：