[发明专利]金属掺杂镍氧化物活性材料

说明书

技术领域

本公开涉及阴极活性材料，并且更具体地，涉及包含金属掺杂镍(IV)的阴极活性材料。

背景技术

电池例如碱性电池通常用作电能来源。一般来讲，电池包括负极(阳极)和正极(阴极)。负极包含可被氧化的电活性材料(例如锌颗粒)；并且正极包含可被还原的电活性材料(诸如二氧化锰)。负极的活性材料能够还原正极的活性材料。为了阻止负极活性材料与正极活性材料的直接反应，通过离子可透过性隔板将电极进行机械隔离及电隔离。

当电池被用作如蜂窝电话的装置的电能来源时，与电极实现电接触，使电子流过所述装置并且允许在各自的电极上发生氧化反应和还原反应以提供电能。与电极相接触的电解质溶液包含穿过位于电极之间的隔板扩散的离子，以在放电过程中保持电池整体的电荷平衡。

发明内容

本公开涉及高容量一次碱性电池，其包括阴极，所述阴极包括层状镍氧化物，其中Ni的平均氧化态大于约+3.25(例如，大于约+3.5或大于约+3.75)，并且一种或多种金属离子至少部分地取代晶格中(即，固溶体中)的Ni离子，以及耐氧化石墨；阳极，所述阳极包括金属锌或锌合金颗粒(例如，极细锌颗粒(即，-325目))；抗氧化隔板；以及碱性电解质溶液。

在一个方面，本公开的特征在于一种电池，其包括阴极，所述阴极包含具有式A_xNi_1-y-z-wCo_yM^a_zM^b_wO₂的氧化物；阳极；介于阴极和阳极之间的隔板；以及碱性电解质，其中A为碱金属，M^a为金属掺杂剂，M^b为非金属掺杂剂，0≤x≤0.2，w为0或0≤w≤0.02，并且0.02≤y+z≤0.25。

在另一方面，本公开的特征在于阴极，所述阴极包括具有式A_xNi_1-y-z-wCo_yM^a_zM^b_wO₂的阴极活性材料，其中A为碱金属，M^a为金属掺杂剂，M^b为非金属掺杂剂，0≤x≤0.2，w为0或0≤w≤0.02，并且0.02≤y+z≤0.25。

在另一方面，本公开的特征在于一种电池，其包括权利要求25所述的阴极、包括锌或锌合金颗粒的阳极、碱性电解质溶液以及隔板。

电池的实施例可包括下列特征中的一个或多个。

在一些实施例中，x小于0.1，0.02≤y≤0.15(例如，y为0)，0.02≤z≤0.08(例如，z为0)，和/或0≤w≤0.02(例如，w为0)。

在一些实施例中，碱金属选自Li、Na、K、Cs、Rb、以及它们的任何组合。M^a可选自Ca、Mg、Al、Y、Mn、以及它们的任何组合。M^b可选自B、Si、Ge、或它们的组合。