[发明专利]正极材料

说明书

技术领域

本发明总体涉及电极材料领域。更具体地，本发明的实施方式涉及可充电电池电极材料的改进。

背景技术

由于Padhi等的创造性工作(JES，144(1997)，1188)，磷-橄榄石类LiMPO₄(M＝Fe、Ni、Co、Mn......)已是锂电池阴极材料的潜在候选物。在所有的同构组合物中，LiFePO₄被研究得最多，并且由于其在可逆容量、速率性能和循环寿命方面的高性能(国际公开WO2004/001881A2)，其已经实现了商品化。

但是，磷-橄榄石类材料电子和离子传导率差(Delacourt等人，JES，152(2005)A913)，因此，需要优化这些化合物的微观结构。

加工应用如碳涂覆保证可以从LiFePO₄提取出Li⁺粒子，使室温容量为～160mAh/g，即接近于理论容量170mAh/g(WO2004/001881)。

另外，对于将这些LiMPO₄化合物用于实际系统，特别是在例如电动汽车等要求高的应用中，主要关注之一是这些LiMPO₄化合物在低温下(0℃或低于0℃)工作时功率特性的重大损失。

为此，描述了使上述材料产生具有必要改进的金属磷酸盐粉末的方法。

发明简述

本发明的实施方式包括通式为Li_xMPO₄的电极材料，其中M包括至少一种金属，其中0≤x≤1，并且其中Li_xMPO₄具有不依赖于温度的电荷转移电阻。

其它实施方式描述了通式为Li_xM_1-yM_yPO₄的有碳涂层的正极材料，其中所述Li_xM_1-yM_yPO₄材料含有约少于3％的碳，并且其中M_1-y包括Fe，M_y包括Mn。此外，0≤x≤1且0≤y≤1，并且Li_xMPO₄的R_CT常数在约0℃下小于约60Ohm。其电荷转移电阻不依赖于温度。

附图说明

图1：根据本发明实施方式的材料和现有技术材料在50％DOD、室温(RT)和0℃时的阻抗谱图ImZ＝f(ReZ)。

图2：现有技术材料(反例)在RT和0℃时的循环伏安法测定I＝f(E)。

发明内容

实施方式涉及R_CT值不依赖于温度的Li_xMPO₄材料。根据一些实施方式，在0℃时用循环伏安法测量时，R_CT值低于100Ohm。在其它实施方式中，在0℃时用循环伏安法测量时，R_CT值低于60Ohm.

对于电池应用来说，需要材料在充电/放电时以不依赖于温度的动力学与外电路交换其电子的性能。评价不依赖于温度的动力学的标准参数是电荷转移电阻(R_CT)，其说明材料与外电路交换电子的有效能力，并因此直接控制所述系统的功率特性。

温度降低时R_CT值通常显著增加，从而通过减缓材料与外电路之间的电子交换动力学而降低功率特性。迄今为止，电池制造者还没有开发出电子交换动力学在室温和低温下具有同等改进的材料的技术解决方法。

需要在低温下具有改进的电子交换动力学的LiMPO₄材料。所述的本发明的实施方式通过提供R_CT值不依赖于温度的材料克服了现有磷酸盐基材料的局限性。另外这些R_CT值低，从而使得所述产品可用于实际应用系统中。

图1显示了实施方式描述的LiMPO₄材料和现有技术材料在50％DOD、RT和0℃时的阻抗谱图ImZ＝f(ReZ)。

图2：现有技术材料(反例)在RT和0℃时的循环伏安法测定I＝f(E)。