一种颗粒，包括：多个晶粒，所述晶粒包括一种第一组合物，所述第一组合物具有层状α-NaFe02型结构并且包括每摩尔第一组合物大约0.1至大约1.3摩尔剂量的锂、每摩尔第一组合物大约0.1至大约0.79摩尔剂量的镍、每摩尔第一组合物大约0至大约0.5摩尔剂量的钴、和每摩尔第一组合物大约1.7至大约2.3摩尔剂量的氧；以及晶界，所述晶界在多个晶粒的相邻晶粒之间，并且包括一种第二组合物，所述第二组合物具有层状α-NaFeO2型结构、立方结构、或其组合，其中晶界中钴的浓度大于晶粒中钴的浓度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种颗粒，包括：多个晶粒，所述晶粒包括一种第一组合物，所述第一组合物具有层状α-NaFe02型结构并且包括每摩尔第一组合物大约0.1至大约1.3摩尔剂量的锂、每摩尔第一组合物大约0.1至大约0.79摩尔剂量的镍、每摩尔第一组合物大约0至大约0.5摩尔剂量的钴、和每摩尔第一组合物大约1.7至大约2.3摩尔剂量的氧；以及晶界，所述晶界在多个晶粒的相邻晶粒之间，并且包括一种第二组合物，所述第二组合物具有层状α-NaFeO2型结构、立方结构、或其组合，其中晶界中钴的浓度大于晶粒中钴的浓度。【专利说明】多晶金属氧化物、其制备方法以及包括该多晶金属氧化物的制品本专利技术的背景相关申请的交叉引用本申请要求2011年8月16日提交的美国临时申请第61/575，115号的优先权，该申请的全部内容通过引证在此全部并入本文。
技术介绍
本专利技术公开了一种多晶金属氧化物，其制备方法，以及包含这种多晶金属氧化物的制品。相关技术的描述具有层状结构的锂镍氧化物(LiNiO2)是理想的锂电池阴极材料，这是因为相比于锂钴氧化物而言，锂镍氧化物(LiNiO2)材料通常具有更低的成本、更高的容量、以及较高的倍率性能。但是，纯的LiNiO2材料表现出较差的电化学稳定性和循环特性。已经发现，通过用不同剂量的其他金属对LiNiO2中一些或者大量的Ni进行替换，能够获得具有改进的电化学循环稳定性的LiNiO2的一些容量和成本优势。因此，已经专利技术了各种层状结构的锂镍氧化物，其中上述锂镍氧化物中的部分镍被其他的金属进行替换。特别地，钴(Co)掺入被发现用于提高电化学循环稳定性，并且由于锂钴氧化物(LiCoO2)与LiNiO2的良好的固态溶液相互作用，所述钴掺入是容易实现的。但是，相比与镍(Ni)而言，Co更加昂贵，并且在LiNiO2中掺入Co通常导致由LiNiO2提供的高容量和倍率性能的降低。因此，人们希望要求仅使用只尽可能多的Co为LiNiO2赋予足够的稳定性，从而提供一种较低成本的材料，其中所述材料提供了 LiNiO2更加理想的特性。因此，仍然需要一种较低成本的锂电池正极材料，所述正极材料在较低成本的情况下为LiNiO2提供了理想的特性。专利技术概述一种颗粒，包括:多个晶粒，所述晶粒包括一种第一组合物，该组合物具有层状的a -NaFeO2型结构并且包括每摩尔第一组合物大约0.1至大约1.3摩尔剂量的锂，每摩尔第一组合物大约0.1至大约0.79摩尔剂量的镍，每摩尔第一组合物大约O至大约0.5摩尔剂量的钴，并且每摩尔第一组合物大约1.7至大约2.3摩尔剂量的氧；以及在多个晶粒的相邻晶粒之间的晶界，以及包括第二组合物，所述第二组合物具有层状a -NaFeO2型结构、立方结构，或者它们的结合，其中钴在晶界中的浓度大于钴在晶粒中的浓度。本申请还公开了一种颗粒，包括:多个晶粒，所述晶粒包括一种第一组合物，该组合物具有层状a -NaFeO2型结构并且包括每摩尔第一组合物大约0.1至大约1.3摩尔剂量的锂，每摩尔第一组合物大约0.91至大约0.99摩尔剂量的镍，每摩尔第一组合物大约O至大约0.5摩尔剂量的钴，并且每摩尔第一组合物大约1.7至大约2.3摩尔剂量的氧；以及在多个晶粒的相邻晶粒之间的晶界，并且包括一种第二组合物，所述第二组合物具有层状a -NaFeO2型结构、立方结构，或者它们的结合，其中钴在晶界中的浓度大于钴在晶粒中的浓度。本申请还公开了包括至少一种上述颗粒的锂离子电池。本申请也公开了一种制备颗粒的方法，所述方法包括:将使锂化合物、钴化合物、和镍化合物相结合从而形成一种混合物；在大约30到大约200°C下对上述混合物进行热处理，从而产生一种干燥的混合物；在大约200至大约500°C下对上述干燥的混合物热处理大约0.1到大约5小时；然后，在600至大约900°C下热处理大约0.1至大约10小时，从而制备所述颗粒，其中所述颗粒包括一种多晶，所述多晶包括一种第一组合物，该第一组合物具有层状a -NaFeO2型结构并且含有L1、N1、Co、和0，其中Li在每摩尔第一组合物中存在的剂量为大约0.1至大约1.3摩尔，镍在每摩尔第一组合物中存在的剂量为大约0.1至大约0.79摩尔或者大约0.91至大约0.99摩尔，钴在每摩尔第一组合物中存在的剂量为O至大约0.5摩尔，并且氧在每摩尔第一组合物中存在的剂量为大约1.7至大约2.3摩尔；以及，晶界，所述晶界在多个晶粒的相邻晶粒之间并且包括一种第二组合物，所述第二组合物具有层状a -NaFeO2型结构、立方结构，或者它们的结合，其中钴在晶界中的浓度比钴在晶粒中的浓度大。【专利附图】【附图说明】 本专利技术在上文中所述的优势和特点，以及其他方面的优势和特点将通过下文引用的各附图中对其进一步详细的示例性实施方案的描述而变得显而易见，其中:附图1是一个实施方案中一种二级颗粒的横截面透视图；附图2是一个实施方案中电池的示意图；附图3是在实施例2中制备的二级颗粒的一种薄横截面的扫描电子显微照片(SEM)；附图4是附图3中的二级颗粒的放大视图，显示了 EDX定位分析的位置；附图5是附图3中的二级颗粒的进一步放大视图，显示了 EDX定位分析的位置；附图6是非锂原子相应位置的原子百分比曲线图，显示附图5中指出的每个EDX定位分析的0、Mg、Co、和Ni的浓度；附图7是在附图5中指出的每个EDX定位分析的相应位置的钴(原子百分比)的浓度曲线图；图8是阴极比容量对应于循环次数(毫安小时每克)曲线图，并且显示出由实施例I和实施例3中的阴极材料组装的锂离子电池的循环容量；附图9是实施例6中制备的二级颗粒的一个薄横截面的扫描透射电子显微镜图(STEM)；附图10是附图9所指出的区域A的放大视图；附图11是强度(计数)对应于能量(千电子伏特，keV)的曲线图，用于显示出附图9所指出的区域A的能量散射X-ray (EDX)分析结果；附图12是附图9中指出的区域A的Ni的能量散射X_ray (EDX)图；以及附图13是附图9中指出的区域A的Co的能量散射X_ray (EDX)图。
技术实现思路
本申请专利技术人已经发现一种相当稳定的锂镍氧化物，所述的锂镍氧化物具有层状a -NaFeO2型结构并且具有钴富集的晶界。锂镍氧化物是以二级颗粒的形式存在，所述二级颗粒包括多个晶粒(即，初级颗粒)，其中钴富集的晶界位于相邻的晶粒之间。所述材料容易通过用钴化合物和任选的锂化合物处理的锂镍氧化物进行制备。具有钴富集晶界的锂镍氧化物具有优异的电化学特性，包括提高的循环稳定性和提升的容量。由于钴优选地提供到晶界中，应当理解的是晶界在稳定锂镍化合物方面是最有效的，相比于不均匀地或者在一个位置提供钴而不是在在晶界中提供钴，一种具有合适稳定性的锂镍氧化物需要提供较少量的钴。因此，本申请所应用的是一种成本较低的材料，该材料用较少量的钴为1^附02提供了更多期望的特性。本申请现参照附图在下文对各种实施方案进行充分的描述。但是，本专利技术可通过多种不同的方式进行实施，并且不应当被理解为限制在本文所描述的实施方案中。更为确切地说，由于提供了这些实施方案，使得本专利技术是彻底和完整的，并且将能够全面地为本领域普通工作人员传达本专利技术要求保护的范围。相同的参考标记指代相同的元素。人本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种颗粒，包括：多个晶粒，所述晶粒包括一种第一组合物，所述第一组合物具有层状α?NaFeO2型结构并且包括每摩尔第一组合物大约0.1至大约1.3摩尔剂量的锂、每摩尔第一组合物大约0.1至大约0.79摩尔剂量的镍、每摩尔第一组合物大约0至大约0.5摩尔剂量的钴、和每摩尔第一组合物大约1.7至大约2.3摩尔剂量的氧；以及晶界，所述晶界在多个晶粒的相邻晶粒之间，并且包括一种第二组合物，所述第二组合物具有层状α?NaFeO2型结构、立方结构、或其组合，其中晶界中钴的浓度大于晶粒中钴的浓度。
【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：D·欧弗，A·W·普尔伦，S·斯瑞拉姆路，
申请(专利权)人：蒂艾克思股份有限公司，
类型：
国别省市：
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