本发明专利技术公开了一种用于锂可充电电池的正极活性材料及其制备方法和使用该正极活性材料的锂可充电电池，所述正极活性材料用下面的化学式1表示，并且所述正极活性材料在大于或等于居里温度的温度下具有大约2.4μB/mol或更大的有效磁矩。化学式1：LiaMeO2。在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。所述正极活性材料可以具有大约或更大的正极活性材料的a轴晶格常数，并可以具有大约或更大的正极活性材料的c轴晶格常数。在化学式1中，Li与Me的摩尔比可以在从大约0.90至大约1.2的范围内。
【技术实现步骤摘要】
本公开涉及一种用于可充电锂电池的正极活性材料、一种包括该正极活性材料的可充电锂电池和一种制造该正极活性材料的方法。
技术介绍
近来，由于便携式电子设备的尺寸减小和重量下降，因此需要开发用在便携式电子设备中的具有高性能和大容量的电池。电池利用正极和负极的电化学反应材料(在下文中简称为“活性材料”)来产生电力。锂离子在正极和负极处嵌入/脱嵌的过程中，锂可充电电池由于化学势的变化产生电能。锂可充电电池利用用于正极活性材料和负极活性材料的可逆地嵌入或脱嵌锂离子的材料，并且包含位于正极和负极之间的有机电解质或聚合物电解质。对于可充电锂电池的正极活性材料，已经研究了诸如LiCo02、LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1^xCoxO2 (0 < χ < 1)、LiMnO2等的复合金属氧化物。基于锰的正极活性材料(例如LiMn2O4和LiMnO2)容易合成，比其它材料成本低， 与其它活性材料相比具有优良的热稳定性，并且对环境友好。然而，这些基于锰的材料具有相对低的容量。LiCoO2具有良好的导电率、大约3. 7V的高单体电池电压、优良的循环寿命、优良的稳定性和优良的放电容量，因此成为目前商业化的典型材料。然而，LiCoO2如此昂贵，使得 LiCoO2占了电池成本的超过30%，因此LiCoA会失去价格竞争力。另外，LiNiO2在上述正极活性材料中具有最高的放电容量，但是LiNiO2难以合成。 此外，由于镍被高度氧化，所以LiNW2会劣化电池和电极的循环寿命，并且会具有严重的自放电和可逆性劣化的问题。此外，LiNiO2会由于稳定性不足而难以商业化。专利技术内容示例性实施例提供了一种用于可充电锂电池的正极活性材料以及制造该正极活性材料的方法，所述正极活性材料是经济的，并且具有良好的稳定性、高容量、提高的导电率和/或高倍率特性。根据本公开的一个方面，提供了一种用于可充电锂电池的正极活性材料，所述正极活性材料用下面的化学式1表示，并且所述正极活性材料在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2. 4 μ B/mol或更大的有效磁矩。化学式1LiaMeO2在化学式1 中，Me 为 NixCoyMnzM ‘ k，0. 45 彡 χ 彡 0. 65,0. 15 ^ y ^ 0. 25， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 35,0. 9 彡 a 彡 1. 2，0 彡 k 彡 0. l,x+y+z+k = 1，且 M'为 Al、Mg、Ti、Zr 或它们的组合。所述正极活性材料可以具有大约2.865A或更大的正极活性材料的a轴晶格常数， 并且可以具有大约14.2069A或更大的正极活性材料的C轴晶格常数。在化学式1中，Li与Me的摩尔比可以在从大约0. 9至大约1. 2的范围内。在化学式1中，χ、y、ζ和k也可以为0. 55彡χ彡0. 65，0. 15彡y彡0. 25， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 25,0 彡 k 彡 0. 1，并且 x+y+z+k = 1。y和ζ可以相同。在化学式1中，Li与Me的摩尔比也可以在从大约0. 97至大约1. 05的范围内。在化学式1中，Li与Me的摩尔比也可以在从大约0. 98至1. 02的范围内。在假设Li原子可以100%填充正极活性材料的所有Li位的情况下，Li位中存在的Li原子的比例在从大约98%至大约100%的范围内。可以通过在大于等于大约800°C且小于大约900°C的温度下烧结复合过渡元素前驱体和锂化合物来制备所述正极活性材料。根据本公开的另一方面，提供了一种可充电锂电池，所述可充电锂电池包括正极、 负极和电解质，其中，所述正极包括集流体和设置在集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括用下面的化学式1表示的正极活性材料，其中，所述正极活性材料在可充电锂电池放电后，在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2. 0μΒ/πιΟ1或更大的有效磁矩。化学式1LiaMeO2在化学式1 中，Me 为 NixCoyMnzM ‘ k，0. 45 彡 χ 彡 0. 65，0. 15 ^ y ^ 0. 25， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 35,0. 9 彡 a 彡 1. 2，0 彡 k 彡 0. 1,x+y+z+k = 1，且 M'为 Al、Mg、Ti、Zr 或它们的组合。所述正极活性材料可以具有大约2.865A或更大的正极活性材料的a轴晶格常数，并且可以具有大约14.2069A或更大的正极活性材料的C轴晶格常数。在化学式1中，Li与Me的摩尔比可以在从大约0. 9至大约1. 2的范围内。在化学式1中，χ、y、ζ和k也可以为0. 55彡χ彡0. 65，0. 15彡y彡0. 25， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 25,0 彡 k 彡 0. 1，并且 x+y+z+k = 1。y和ζ可以相同。在化学式1中，上述化学式1的Li与Me的摩尔比也可以在从大约0. 97至大约 1.05的范围内。在化学式1中，Li与Me的摩尔比也可以在从大约0. 98至大约1. 02的范围内。在假设Li原子可以100%填充正极活性材料的所有Li位的情况下，Li位中存在的Li原子的比例在从大约98%至大约100%的范围内。可以通过在大于等于大约800°C且小于大约900°C的温度下烧结复合过渡元素前驱体和锂化合物来制备所述正极活性材料。所述电解质可以包括非水有机溶剂和锂盐。根据本公开的又一方面，包括一种制备用于可充电锂电池的正极活性材料的方法，所述方法包括以下步骤a)准备反应器；b)将复合过渡元素前驱体和锂化合物的混合物放入反应器中；以及C)烧结放入所述反应器中的所述混合物，其中，烧结温度在大于等于大约800°C且小于大约900°C之间的范围；通过下面的化学式1表示所述正极活性材料； 所述正极活性材料在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2. 4 μ B/mol或更大的有效磁矩。化学式1LiaMeO2在化学式1 中，Me 为 NixCoyMnzM ‘ k，0. 45 彡 χ 彡 0. 65，0. 15 ^ y ^ 0. 25， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 35,0. 9 彡 a 彡 1. 2，0 彡 k 彡 0. l,x+y+z+k = 1，且 M'为 Al、Mg、Ti、Zr 或它们的组合。所述正极活性材料可以具有大约2.865A或更大的正极活性材料的a轴晶格常数，并且可以具有大约14.2069A或更大的正极活性材料的C轴晶格常数。化学式1中的Li与Me的摩尔比可以在从大约0. 9至大约1. 2的范围内。可以通过使Ni原料、Co原料和Mn原料反应来制备所述复合过渡元素前驱体，在 Ni原料的情况下，当包括Ni原料和杂质的原料的总量假设为100wt%时，Ni原料中的!^e 杂质的量不大于大约0. 002wt%，且Ni原料中的Co杂质的量不大于大约0. OOlwt%。在 Co原料的情况下，当包括Co原料和杂质的原料的总量假设为100wt%时，Co原料中的!^e 杂质的量不大于大约0. 0005wt%，Cu的量不大于大约0. 0003wt%，Si的量不大于大约 0. 0025wt%，且Na的量不大于大约0. 0015wt%。在Mn原料的情况下，当包括Mn原料和杂质的原料的总量假设为IOOwt%时，Mn原料中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于可充电锂电池的正极活性材料，所述正极活性材料包括用下面的化学式１表示的化合物，其中，所述正极活性材料在大于或等于所述正极活性材料的居里温度的温度下具有２．４μＢ／ｍｏｌ或更大的有效磁矩，化学式１ＬｉａＭｅＯ２其中，Ｍｅ为ＮｉｘＣｏｙＭｎｚＭ′ｋ，０．４５≤ｘ≤０．６５，０．１５≤ｙ≤０．２５，０．１５≤ｚ≤０．３５，０．９≤ａ≤１．２，０≤ｋ≤０．１，ｘ＋ｙ＋ｚ＋ｋ＝１，且Ｍ′为Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｒ或它们的组合。
【技术特征摘要】
2010.06.13 KR 10-2010-0055741;2011.03.18 KR 10-2011.一种用于可充电锂电池的正极活性材料，所述正极活性材料包括用下面的化学式1 表示的化合物，其中，所述正极活性材料在大于或等于所述正极活性材料的居里温度的温度下具有2. 4 μ B/ mol或更大的有效磁矩，化学式1LiaMeO2其中，Me 为 NixCoyMnzM ‘ k，0. 45 彡 χ 彡 0. 65，0. 15 ^ y ^ 0. 25，0. 15 彡 ζ 彡 0. 35， 0. 9 彡 a 彡 1. 2，0 彡 k 彡 0. 1，x+y+z+k = 1，且 M'为 Al、Mg、Ti、^ 或它们的组合。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料具有2.865A或更大的a轴晶格常数，并具有14.2069A或更大的c轴晶格常数。3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，在化学式1中，0.55 ^ χ ^ 0. 65， 0. 15 ^ ζ ^ 0. 25。4.根据权利要求3所述的正极活性材料，其中，变量“y”和“ζ”相同。5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，在化学式1中，Li与Me的摩尔比在从 0. 97至1. 05的范围内。6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，在化学式1中，Li与Me的摩尔比在从 0. 98至1. 02的范围内。7.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，Li位中的Li原子的比例在从98%至 100%的范围内。8.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，通过在大于等于800°C且小于900°C的温度下烧结前驱体氢氧化物和锂化合物来制备所述正极活性材料。9.一种可充电锂电池，所述可充电锂电池包括正极、负极和电解质，其中，所述正极包括集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包括用下面的化学式1 表示的正极活性材料，放电之后，所述正极活性材料在大于或等于所述正极活性材料的居里温度的温度下具有2. 0 μ B/mol或更大的有效磁矩，化学式1LiaMeO2其中，在化学式 1 中，Me 为 NixCoyMnzM ‘ k，0. 45 彡 χ 彡 0. 65,0. 15 ^ y ^ 0. 25， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 35，0· 9 彡 a 彡 1. 2，0 彡 k 彡 0. 1,x+y+z+k = 1，且 M'为 Al、Mg、Ti、Zr 或它们的组合。10.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，所述正极活性材料具有2.865A或更大的a轴晶格常数，并具有14.2069A或更大的c轴晶格常数。11.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，在化学式1中，0.55^ X^O. 65, 0. 15 ^...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋有美，朴度炯，权善英，金志炫，金民汉，金景眩，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR
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