本发明专利技术涉及用于Li离子电池的、具有依赖尺寸的组成的正极材料。该锂金属氧化物粉末具有通式LiaNixCoyMnzM’mO2±eAf，其中0.9<a<1.1，0.2≤x≤0.9，0<y≤0.4，0<z≤0.7，0≤m≤0.35，e<0.02，0≤f≤0.05并且0.9<(x+y+z+m+f)<1.1；M’由下组中的任一种或多种元素组成：Al、Mg、Ti、Cr、V、Fe以及Ga；A由下组中的任一种或多种元素组成：F、C、Cl、S、Zr、Ba、Y、Ca、B、Sn、Sb、Na以及Zn。该粉末具有一个粒度分布，该粒度分布限定了一个D10和一个D90；其中或者x1-x2≥0.005；或者z2-z1≥0.005；或者不仅x1-x2≥0.005而且z2-z1≥0.005；x1和z1是具有粒度D90的颗粒的x和z值；并且x2和z2是具有粒度D10的颗粒的x和z值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及用于Li离子电池的、具有依赖尺寸的组成的正极材料。该锂金属氧化物粉末具有通式LiaNixCoyMnzM’mO2±eAf，其中0.9<a<1.1，0.2≤x≤0.9，0<y≤0.4，0<z≤0.7，0≤m≤0.35，e<0.02，0≤f≤0.05并且0.9<(x+y+z+m+f)<1.1；M’由下组中的任一种或多种元素组成：Al、Mg、Ti、Cr、V、Fe以及Ga；A由下组中的任一种或多种元素组成：F、C、Cl、S、Zr、Ba、Y、Ca、B、Sn、Sb、Na以及Zn。该粉末具有一个粒度分布，该粒度分布限定了一个D10和一个D90；其中或者x1-x2≥0.005；或者z2-z1≥0.005；或者不仅x1-x2≥0.005而且z2-z1≥0.005；x1和z1是具有粒度D90的颗粒的x和z值；并且x2和z2是具有粒度D10的颗粒的x和z值。【专利说明】具有依赖尺寸的组成的正极材料
和背景本专利技术涉及用于Li离子电池的具有化学式LiaNixCoyMnzM’ m02±eAf的阴极材料(Μ，是 Al、Mg、T1、Cr、V、Fe、Ga 中的一种或多种；并且 A 是 F、C、Cl、S、Zr、Ba、Y、Ca、B、Sn、Sb、Na和Zn中的一种或多种)，其中在颗粒中具有不均匀的Ni/Mn比率并且该材料具有优良的容量、速率和衰减速率特征。还披露了制造这些材料的一种方法。由于它们的高能量密度，可再充电的锂和锂离子电池可以用于各种便携式电子设备的应用中，如便携式电话、膝上计算机、数码照相机以及摄像机。可商购的锂离子电池典型地由基于石墨的阳极和基于LiCoO2的阴极材料组成。然而，基于LiCoO2的阴极材料是昂贵的并且典型地具有约150mAh/g的相对低的容量。 基于LiCoO2的阴极材料的替代方案包括LNMCO类型的阴极材料。LNMCO是指锂-镍-锰-钴-氧化物。这种组合物是LiMO2 *Li1+x, My O2，其中M=NixCoyMnzM’m。LNMCO具有与LiCoO2相似的分层的晶体结构(空间群r-3m)。LNMCO阴极的优点是组合物M与Co相比低得多的原材料价格。加入Ni提供了放电容量上的增加，但是这受到随着Ni含量提高逐渐降低的热稳定性的限制。为了补偿这种问题，将Mn加入到结构中作为稳定元素，但是同时又损失了一些容量。LNMCO的制备在多数情况下比LiCoO2更复杂，因为需要特别的前体，其中这些过渡金属阳离子被很好地混合。典型的前体是经混合的过渡金属氢氧化物、羟基氧化物或碳酸盐。典型的阴极材料包括具有化学式LiNia5Mna3Cotl.AaiNia6Mna2Coa2O2或Lihtl5Ma95O2的组合物，其中M=Ni1/3Mn1/3Co1/302。与LiCoO2相比，LNMCO趋向于具有较低的锂的体扩散速率(bulk diffusion rate),这会限制一种给定的组合物的最大可能的粒度。取决于其组合物，一个真实电池中的充电的阴极的安全性会是个问题。安全性事件最终是由被氧化的表面与还原性电解质之间的反应而造成的。因此如果这些颗粒具有高的表面积(如果粒度小，就是这种情况)，安全性问题就更严重了。结论是较低性能的LNMCO要求小的粒度，这损害了安全性。对于“LiNixCoyMnz02”系统同样如此，其中给定量的Ni和Mn的存在重点用于改进功率表现和稳定该结构，对于大小两种颗粒的均匀的组成导致了在功率和安全性能上的折中，这是由于不可避免的粒度分布。事实上，对于安全性能与Mn含量直接相关的小颗粒，将需要更高的Mn浓度来实现与对于更大颗粒而言相同的安全性行为。另一方面，大颗粒中镍含量的增加可能增强LiNixCoyMzO2系统的性能。本专利技术提供了针对这个问题的一种解决方案。概沭从第一个方面看，本专利技术可以提供一种锂金属氧化物粉末，该粉末用作可再充电电池的阴极材料并具有通式LiaNixCoyMnzM ’ m02±eAf，其中0.9〈a〈l.1、0.2≤x≤0.9、0<y ≤ 0.4、0〈z ≤ 0.7、0 ≤ m ≤ 0.35、e〈0.02、0 ≤ f ≤ 0.05 并且 0.9〈 (x+y+z+m+f) <1.1 ；Μ’由下组中的任一种或多种元素组成:Α1、Mg、T1、Cr、V、Fe、以及Ga ;Α由下组中的任一种或多种元素组成:F、C、Cl、S、Zr、Ba、Y、Ca、B、Sn、Sb、Na以及Zn ;该粉末具有一个粒度分布，该粒度分布限定了一个D10、D50和D90 ;并且其中x和z参数随粉末的粒度而变化，其中满足以下之一或两者:xl-x2≥0.005和z2_zl≥0.005 ；xl、yl和zl是与具有粒度D90的颗粒相对应的参数；并且x2、y2和z2是与具有粒度DlO的颗粒相对应的参数。在一个实施方案中，该粉末的Ni含量随着粒度的增大而增加，并且该粉末的Mn含量随着粒度的增大而减小。Ni含量可以连续增加，并且Mn含量可以连续减小，从而产生了随着粒度连续改变的Ni/Mn之比。在另一个实施方案中-0.005 ( yl-y2 ( 0.005，因为对于实现更好的安全性而言并不需要Co含量随粒度而变化。在某些实施方案中m=0且f=0 ;并且在所产生的LiaNixCoyMnzO2中，该化合物具有的组成为满足以下的任一项:【权利要求】1.一种在可再充电电池中用作阴极材料的锂金属氧化物粉末，具有通式LiaNixCoyMnzM’ m02±eAf，其中0.9〈a〈l.1，0.2 ≤ X ≤ 0.9，0〈y ≤ 0.4，0〈z ≤ 0.7，O ≤ m ≤ 0.35，e〈0.02，O ≤ f ≤ 0.05并且 0.9〈 (x+y+z+m+f)〈1.1; Μ’由下组中的任一种或多种元素组成:Α1、Mg、T1、Cr、V、Fe、以及Ga ；Α由下组中的任一种或多种元素组成:F、C、Cl、S、Zr、Ba、Y、Ca、B、Sn、Sb、Na以及Zn ;该粉末具有一个粒度分布，该粒度分布限定了一个DlO和一个D90 ;并且其中以下的任一项:xl-x2 ≥ 0.005 ;或z2-zl ≥ 0.005 ;或不仅 xl-x2 ≥ 0.005 而且 z2-zl ≥ 0.005 ； Xl和zl是具有D90粒度的颗粒的X和z值；x2和z2是具有DlO粒度的颗粒的x和z值。2.如权利要求1所述的氧化物粉末，其中-0.005 ( yl-y2 ( 0.005，yl是具有D90粒度的颗粒的y值；并且y2是具有DlO粒度的颗粒的y值。3.如权利要求1或2所述的氧化物粉末，其中不仅xl-x2≥0.010而且 z2-zl≥0.010 ;并且优选地是不仅xl-x2≥0.020而且z2_zl≥0.020。4.如权利要求1至3中任何一项所述的氧化物粉末，其中该粉末的Ni含量随着粒度的增大而增加，并且该粉末的Mn含量随着粒度的增大而减小。5.根据权利要求1至4中任一项所述的氧化物粉末，其中A由S和C组成，其中f ^ 0.02 ;并且M’由Mg和/或Al组成。6.根据权利要求1至4中任一项所述的氧化物粉末，其中A由C组成，其中f< 0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】...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰迪·德帕尔马，延斯·鲍森，金基惠，
申请(专利权)人：尤米科尔公司，
类型：
国别省市：
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