[发明专利]用于高性能锂二次电池的材料

权利要求书

1.一种混合锂的过渡金属氧化物，具有如以下式I所示组成，其中锂离子嵌入及脱出于混合过渡金属氧化物层(“MO层”)，且一些由MO层得来的镍离子嵌入锂离子的嵌入/脱出层(“可逆性锂层”)而使所述MO层互相连接：

Li_xM_yO₂            (I)

其中：

M＝M’_1-kA_k，其中M’为Ni_1-a-b(Ni_1/2Mn_1/2)_aCo_b，0.65≤a+b ≤0.85并且0.1≤b≤0.4；

A为一种掺杂物；

0≤k＜0.05；且

x+y≈2以及0.95≤x≤1.05。

2.权利要求1的混合锂的过渡金属氧化物，其中Ni²⁺与Ni³⁺共存于MO层中且一些Ni²⁺嵌入可逆性锂层中。

3.权利要求1的混合锂的过渡金属氧化物，其中镍的摩尔分数在0.4至0.7的范围内，锰的摩尔分数在0.05至0.4的范围内，并且钴的摩尔分数在0.1至0.4的范围内。

4.权利要求1的混合锂的过渡金属氧化物，其中，基于镍的总含量，Ni²⁺的摩尔分数在0.05至0.4的范围内。

5.权利要求1的混合锂的过渡金属氧化物，其中，基于镍的总含量，嵌入并结合于可逆性锂层中的Ni²⁺的摩尔分数在0.03至0.07的范围内。

6.权利要求1的混合锂的过渡金属氧化物，其中Li∶M的比例在0.95∶1至1.04∶1的范围内。

7.权利要求1的混合锂的过渡金属氧化物，其中所述混合锂的过渡金属氧化物基本上不含杂质Li₂CO₃。

8.权利要求7的混合锂的过渡金属氧化物，其中Li₂CO₃的含量使得当加入0.1M HCl对200mL的含混合锂的过渡金属氧化物的溶液进行滴定时，使溶液的pH值小于5所消耗的HCl溶液少于20mL；而且上述200mL的溶液包含所有的水溶性碱于溶液中且通过重复浸泡以及倾析10g的该混合锂的过渡金属氧化物制备而成。

9.权利要求8的混合锂的过渡金属氧化物，其中用于使溶液的pH值小于5的0.1M HCl溶液的量少于10mL。

10.一种用于二次电池的阴极活性材料，包括权利要求1至9中任一项的混合锂的过渡金属氧化物。

11.一种锂二次电池，包括权利要求10的阴极活性材料。

12.一种混合锂的过渡金属氧化物，包含一种Ni、Mn及Co的过渡金属混合物，其中锂离子嵌入及脱出于混合过渡金属氧化物层(“MO层”)，且一些由MO层得来的镍离子嵌入锂离子的嵌入/脱出层(“可逆性锂层”)而使所述MO层互相连接。

13.一种混合锂的过渡金属氧化物，具有以下式II所示组成，其中，基于总镍含量，这些位于锂部位的镍的阳离子混合比在0.03至0.07的范围内，从而稳定地支撑层状晶体结构：

Li_x’M”_y’A’_z’O₂        (II)

其中，

0.95≤x’≤1.05，0≤z’＜0.05，x’+y’≈2，且y’+z’＝1；

M″为一种Ni、Mn及Co的过渡金属混合物；且

A′为至少一种选自以下的元素：B、Ca、Z r、S、F、P、Bi、Al、Mg、Zn、Sr、Cu、Fe、Ga、In、Cr、Ge和Sn。

14.一种混合锂的过渡金属氧化物，具有权利要求13的式II的组成，其中锂与混合过渡金属(M)的比例在0.95至1.04的范围内，并且一些镍嵌入锂部位从而稳定地支撑层状晶体结构。