[发明专利]电极活性材料、其制备方法、及含其的电极和锂电池

说明书

技术领域

本公开内容涉及电极活性材料、其制备方法、及含其的电极和锂电池。

背景技术

对于更小且更高性能的装置而言，除了减小锂电池的尺寸和重量外，增加其能量密度也是重要的。即，高电压且高容量的锂电池变得重要。

为了实现满足上述要求的锂电池，正在对用于高电压和高容量的正极活性材料进行研究。

当使用典型的用于高电压和高容量的正极活性材料时，在高温和/或高于约4.4V的电压下发生副反应如过渡金属的洗脱和气体的产生。由于所述副反应，在高温和高电压环境中电池的性能恶化。

因此，需要用于防止在高温和高电压环境中电池的恶化的方法。

发明内容

提供能够防止在高温和高电压条件下电池性能的恶化的电极活性材料。

提供包括所述电极活性材料的电极。

提供采用所述电极的锂电池。

提供制造所述电极活性材料的方法。

另外的方面将在随后的描述中部分地阐明，且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所提供的实施方式的实践获知。

根据本发明的一个方面，电极活性材料包括：能够吸留和放出锂的核；和形成在所述核的表面的至少一部分上的表面处理层，其中所述表面处理层包括具有尖晶石结构的不含锂的氧化物。

根据本发明的另一方面，电极包括所述电极活性材料。

根据本发明的再一方面，锂电池包括所述电极。

根据本发明的再一方面，制造电极活性材料的方法包括：制备通过使包括正极活性材料或负极活性材料的核与尖晶石结构的不含锂的氧化物或其前体接触得到的所得材料；和选择性地将所得材料焙烧。

附图说明

从结合附图考虑的实施方式的下列描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易理解，在附图中：

图1说明对根据(a)对比例1、(b)实施例19制造的正极活性材料和(c)独立合成的SnMg₂O₄的X射线衍射(XRD)试验的结果；

图2说明对(a)通过进行焙烧过程约15分钟合成的MgAl₂O₄和(b)通过进行焙烧过程约12小时合成的MgAl₂O₄的XRD试验的结果；

图3说明根据实施例1制造的正极活性材料的透射电子显微镜(TEM)图像；

图4说明对根据实施例126-131及对比例19和20制造的锂电池的高倍率特性试验的结果；和

图5为说明根据实施方式的锂电池的模拟图。

具体实施方式

现在将详细介绍实施方式，其实例说明于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上，本实施方式可具有不同的形式并且不应解释为限于本文中所阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施方式，以解释本描述的各方面。

下文中，将描述根据示例性实施方式的电极活性材料、其制造方法、及含其的电极和电池。

根据实施方式的电极活性材料包括：能够吸留和放出锂的核；和形成在所述核的表面的至少一部分上的表面处理层，其中所述表面处理层包括具有尖晶石结构的不含锂的氧化物。即，由于所述能够吸留和放出锂的核的表面的至少一部分用尖晶石结构的不含锂的氧化物处理，所述表面处理层可形成在所述核表面的至少一部分或全部上。

所述尖晶石结构的不含锂的氧化物不吸留和放出锂，且因此，不涉及电池容量。因此，包括所述氧化物的表面处理层可例如用作所述核的保护层。即，所述表面处理层可用于抑制所述核与电解质之间的副反应。所述表面处理层还可用于防止过渡金属从所述能够吸留和放出锂的核冒出(erupt)。

包括除锂外的两种或更多种金属元素、或准金属元素的任何尖晶石结构的氧化物可用作所述尖晶石结构的不含锂的氧化物。

所述尖晶石结构的不含锂的氧化物与以下相比具有更强的金属-氧键合：具有典型的岩盐晶体结构的氧化物，例如NaCl、CaO和FeO；和具有刚玉晶体结构的氧化物，例如Al₂O₃、Fe₂O₃、FeTiO₃和MgO。因此，在高温和高电压条件下可形成稳定的表面处理层。

例如，所述不含锂的氧化物可为选自表示为以下化学式A的氧化物的一种或多种。

<化学式A>

AB₂O₄，