提供了包括电活性材料的正电极材料，该电活性材料具有包含锂（Ｌｉ）、电活性金属（Ｍ）和磷酸根（ＰＯ４）的一个或多个相，其中在完全锂化状态，总组成具有大于约１．０到约１．３的Ｌｉ∶Ｍ比率，约１．０到约１．１３２的（ＰＯ４）ＩＭ比率，Ｍ是选自Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ和Ｎｉ的一种或多种金属，且至少一个相包含有橄榄石锂电活性金属磷酸盐。在某些情形中，公开了用于锂离子蓄电池的复合阴极材料，该复合阴极材料包括电活性橄榄石过渡金属磷酸盐以及富锂和磷酸根的第二相。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于锂离子蓄电池的混合的金属橄榄石电极材料相关申请的交叉引用本申请要求2008年1月17日提交的美国专利申请No. 61/021，844的权益，通过 引用将其全部内容并入本文。
技术介绍
蓄电池从电化学反应中产生能量。蓄电池典型包括正电极和负电极；离子电解质 溶液，该离子电解质溶液支持离子在这两个电极之间往复运动；以及多孔分隔体，该分隔体 确保两个电极不接触但允许离子在两个电极间往复通过。当今的便携式电子产品几乎完全依靠可再充电的锂(Li)离子蓄电池作为电源。 这促使人们持续努力以增加它们的能量贮存能力、功率能力、循环寿命和安全特性并降低 其成本。锂离子蓄电池或锂离子电池是指具有负电极的可再充电蓄电池，该负电极能够在 高于锂金属化学势的锂化学势下贮存的大量的锂。当锂离子蓄电池充电时，锂离子从正电 极传递到负电极。放电时，这些离子返回正电极，在该过程释放能量。在典型的锂离子蓄电池中，电池包括用于正电极(或阴极)的金属氧化物，用于负 电极(或阳极)的碳/石墨，以及用于电解质的有机溶剂中的锂盐。最近，锂金属磷酸盐已 经用做阴极电活性材料。现在认为，磷酸铁锂是安全和可靠的用于二次电池的阴极材料。其 是目前商业锂离子电池所用的较危险的锂钴氧化物的下一代替代物。目前，使用磷酸铁锂(LFP)基的阴极材料的这些锂离子电池可见于无线手动工 具和机载UPS设备。最近，已将蓄电池组展示用于交通，包括航空和可再充电的电动车辆 (REV)，可插充电式混合电动车辆(PHEV)汽车和公交车。新的蓄电池应用要求继续改善蓄电池的放电倍率能力以及同时降低充电次数。专利技术概述一方面，提供了一种具有富锂的总组成的正电极材料(与橄榄石锂过渡金属磷酸 盐的化学计量比组成相比)。一方面，提供了一种具有富锂和磷酸根的总组成的正电极材料(与橄榄石锂过渡 金属磷酸盐的化学计量比组成相比)。在一个实施方案中，该组成包括富锂和磷酸根的第二 相。在一个或多个实施方案中，提供了一种包括电活性材料的正电极材料，该电活性 材料具有包含锂(Li)、电活性金属(M)和磷酸根(PO4)的一个或多个相，其中在完全锂化状 态下，总组成具有大于约1. 0到约1. 3的Li M比率，约1. 0到约1. 132的(PO4) M比 率，M是一种或多种选自Cr、Mn、Fe、Co和Ni的金属，且至少一个相包括橄榄石锂电活性金属磷酸盐。在一个或多个实施方案中，总组成具有约1. 0的(PO4) M比率和大于约1. 0到 约1. 07的Li M比率。在一个或多个实施方案中，总组成具有约1. 0的(PO4) M比率和大于约1. 0到 约1. 05的Li M比率。在一个或多个实施方案中，电活性材料还包括一种或多种选自V、Nb、Ti、Al、Mn、 Co、Ni、Mg和Zr的掺杂金属(Z)。在一些实施方案中，电活性材料包含至多5mol%的一种或多种掺杂金属，M是Fe， Li M为约1. 05到约1. 12，以及(PO4) M为约1. 0到约1. 03。在一些实施方案中，电活性材料包含至多5mol%的一种或多种掺杂金属，M是Fe， Li M为约1. 1到约1. 15，以及(PO4) M为约1. 03到约1. 05。在一些实施方案中，电活性材料包含至多5mol%的一种或多种掺杂金属，M是Fe， Li M为约1. 15到约1. 2，以及(PO4) M为约1. 05到约1. 07。在一些实施方案中，电活性材料包含至多5mol%的一种或多种掺杂金属，M是Fe， Li M为约1. 2到约1. 3，以及(PO4) M为约1. 07到约1. 1。在一个或多个实施方案中，一种或多种掺杂金属替代橄榄石锂电活性金属磷酸盐 中的电活性金属或锂中的一种或多种。在一些其它的实施方案中，橄榄石锂电活性金属磷酸盐具有式(LihZx)MPO4, χ为 约0. 001到约0. 05，并且(LihZx) M为大于约1. 0到约1. 3。在一个或多个实施方案中，电活性材料包括橄榄石锂电活性金属磷酸盐相以及富 锂和磷酸根的第二相。在一个或多个实施方案中，第二相包含磷酸锂或焦磷酸锂。在一个或多个实施方案中，提供了一种复合阴极材料，该阴极材料包括电活性橄 榄石过渡金属磷酸盐相以及富锂和磷酸根的第二相。在一个或多个实施方案中，第二相包 括磷酸锂或焦磷酸锂。在一个或多个实施方案中，提供了一种锂二次电池，其包括与正电极集流体电子 接触的正电极，所述集流体与外部电路电连接；与负电极集流体电子接触的负电极，所述集 流体与外部电路电连接；位于其间并且与阴极和阳极离子接触的分隔体；以及与正电极和 负电极离子接触的电解质；其中正电极包括电活性材料，该电活性材料具有包含锂(Li)、 电活性金属(M)和磷酸根(PO4)的一个或多个相，其中在完全锂化状态下，总组成具有大于 约1. 0到约1. 3的Li M比率，约1. 0到约1. 132的(PO4) M比率，M是一种或多种选自 Cr、Mn、Fe、C0和Ni的金属，且至少一个相包括橄榄石锂电活性金属磷酸盐。在一个或多个 实施方案中，Li M比率为大于约1.0到约1. 1。在某些实施方案中，锂二次电池的电活性材料还包括一种或多种选自V、Nb、Ti、 Al、Mn、Co、Ni、Mg 和 &的掺杂金属(Z)。在一个或多个实施方案中，电活性材料包括至多约5mol%的一种或多种掺杂金 属。一方面，一种或多种掺杂金属替代橄榄石锂电活性金属磷酸盐中的电活性金属或锂中 的一种或多种。例如，橄榄石锂电活性金属磷酸盐具有式(LihZx)MPO4, χ为约0.001到约 0. 05，并且(Li^Zx) M比率为大于约1. 0到约1. 3。在一个或多个实施方案中，电活性材料包括橄榄石锂电活性金属磷酸盐相以及富 锂和磷酸根的第二相。在一个或多个实施方案中，锂二次电池的负电极包括锂嵌插化合物 或锂金属合金。一方面，负电极包含碳。另一方面，负电极包含石墨碳。再另一方面，碳选 自石墨、球状石墨、中间碳微球和碳纤维。在一个或多个实施方案中，提供了包括正电极材料的正电极。正电极材料包括电 活性材料，该电活性材料具有包含锂(Li)、电活性金属(M)和磷酸根(PO4)的一个或多个相，其中在完全锂化状态下，总组成具有大于约1.0到约1.3的Li M比率，约1.0到约 1.132的(PO4) M比率，且其中M是一种或多种选自Cr、Mn、Fe、Co和Ni的金属，且至少 一个相包含橄榄石锂电活性金属磷酸盐。在某些实施方案中，Li M比率为大于约1.0到 约 1. 1。在一个或多个实施方案中，电活性材料还包含一种或多种选自V、Nb、Ti、Al、Mg、 Mn、Co、Ni和rLx的掺杂金属(Z)。一方面，电活性材料包含至多约5mol%的一种或多种掺 杂金属。一方面，一种或多种掺杂金属替代橄榄石锂电活性金属磷酸盐中的电活性金属或 锂中的一种或多种。例如，橄榄石锂电活性金属磷酸盐具有式(LihZx)MPO4, χ为约0.001 到约0. 05，并且(LihZx) M为大于约1. 0到约1. 3。在一个或多个实施方案中，电活性材料包含橄榄石锂电活性金属磷酸盐相以及富 锂和磷酸根的第二相。在一个或多个实施方案中，正电极还本文档来自技高网...
【技术保护点】
正电极材料，包含：具有包含锂（Ｌｉ）、电活性金属（Ｍ）和磷酸根（ＰＯ↓［４］）的一个或多个相的电活性材料，其中在完全锂化状态下，总组成具有从大于约１．０到约１．３的Ｌｉ∶Ｍ比率，从约１．０到约１．１４的（ＰＯ↓［４］）∶Ｍ比率，Ｍ是一种或多种选自Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ和Ｎｉ的金属，且至少一个相包含橄榄石锂电活性金属磷酸盐。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：L贝克，AE普伦，C许，L王，P舒尔特斯，
申请(专利权)人：A一二三系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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