[发明专利]高容量正极活性材料和包含所述高容量正极活性材料的锂二次电池

权利要求书

1.一种锂二次电池，所述锂二次电池包含通过将由下面显示的[化学式1]表示的尖晶石基锂锰氧化物和由下面显示的[化学式2]表示的具有层状结构的锂锰氧化物进行混合而得到的混合正极活性材料，并基于正极电位在4.45V以上的电压下对所述锂二次电池进行充电，

[化学式1]

Li_1+yMn_2-y-zM_zO_4-xQ_x

其中0≤ｘ≤1，0≤ｙ≤0.3，且0≤z≤1，M是选自Mg、Al、Ni、Co、Fe、Cr、Cu、B、Ca、Nb、Mo、Sr、Sb、W、B、Ti、V、Zr和Zn中的一种或多种元素，且Q是选自N、F、S和Cl中的一种或多种元素，

[化学式2]

aLi₂MnO₃-(1-a)LiMO₂

其中0<a<1，M是选自Al、Mg、Mn、Ni、Co、Cr、V、Fe、Cu、Zn、Ti和B中的任一种元素，或M是同时应用的上述元素中的两种以上元素。

2.权利要求1的锂二次电池，其中在对所述锂二次电池进行充电的过程中，在形成操作中、或在形成操作之后的每几个循环或每个循环中基于正极电位在4.45V以上的电压下对所述锂二次电池进行充电。

3.权利要求1的锂二次电池，其中所述具有层状结构的锂锰氧化物是当基于正极电位在4.45V以上的电压下对所述锂二次电池进行充电时具有接近4.45V～4.8V的电位平台，并产生氧的材料。

4.权利要求1的锂二次电池，其中相对于100重量%的所述混合正极活性材料的总重量，所述混合正极活性材料包含1重量%～60重量%的所述由[化学式1]表示的尖晶石基锂锰氧化物和40重量%～99重量%的所述由[化学式2]表示的具有层状结构的锂锰氧化物。

5.权利要求1的锂二次电池，其中相对于100重量%的所述混合正极活性材料的总重量，所述混合正极活性材料包含10重量%～50重量%的所述由[化学式1]表示的尖晶石基锂锰氧化物和50重量%～90重量%的所述由[化学式2]表示的具有层状结构的锂锰氧化物。

6.权利要求1的锂二次电池，其中所述尖晶石基锂锰氧化物与导电材料或所述导电材料的前体形成复合物。

7.权利要求6的锂二次电池，其中所述导电材料为具有晶体结构的碳基材料，所述晶体结构包括石墨烯或石墨。

8.权利要求6的锂二次电池，其中根据干法通过高能研磨在所述由[化学式1]表示的尖晶石基锂锰氧化物的粒子的表面上包覆所述复合物。

9.权利要求6的锂二次电池，其中以如下方式包含所述导电材料：根据将所述导电材料和所述由[化学式1]表示的尖晶石基锂锰氧化物分散在溶剂中、对所述导电材料的前体的表面进行包覆、对其进行干燥并回收溶剂的湿法，在所述由[化学式1]表示的尖晶石基锂锰氧化物的粒子的表面上包覆所述导电材料。

10.权利要求6的锂二次电池，其中以如下方式包含所述导电材料或所述导电材料的前体：将锂前体和锰前体、所述由[化学式1]表示的尖晶石基锂锰氧化物的合成原料以及所述导电材料或所述导电材料的前体进行混合，然后在所述导电材料或所述前体不会被氧化而与所述由[化学式1]表示的尖晶石基锂锰氧化物形成所述复合物的温度范围内对所述混合物进行烧制。

11.权利要求1的锂二次电池，其中所述混合正极活性材料还包含选自如下的任一种或两种以上含锂金属氧化物：锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂钴-镍氧化物、锂钴-锰氧化物、锂锰-镍氧化物、锂钴-镍-锰氧化物，以及通过利用其他元素对这些氧化物进行置换而形成的氧化物，或通过在这些氧化物中掺杂其他元素而形成的氧化物。

12.权利要求11的锂二次电池，其中所述其他元素可以为选自Al、Mg、Mn、Ni、Co、Cr、V和Fe中的任一种或两种以上元素。

13.权利要求11的锂二次电池，其中相对于所述混合正极活性材料的总重量，所述含锂金属氧化物的含量为50重量%以下。