[发明专利]用于锂蓄电池的正极活性材料、其制备方法以及包含其的锂蓄电池

说明书

公开了用于锂蓄电池的正极活性材料、其制备方法以及包含其的锂蓄电池，并且用于锂蓄电池的正极活性材料包括：层状锂复合氧化物芯；第一涂层，其在芯的表面上并且在芯中的锂位点处被镁掺杂；NiO‑相第二涂层，其在第一涂层上，其中NiO‑相具有岩盐结构；以及第三涂层，其在第二涂层上并且包含磷酸锂镁。

发明背景

(a)发明领域

公开了制备用于锂蓄电池(rechargeable lithium battery)的正极活性材料(positive active material)的方法和用于锂蓄电池的正极活性材料。

(b)背景技术

最近，根据电子工业的发展，具有减小的尺寸和重量的便携电子设备已经被越来越多地使用。

蓄电池(battery)使用用于正电极和负电极的电化学反应材料产生电力。锂蓄电池由于化学电势在锂离子在正电极和负电极处的嵌入/脱嵌(deintercalation)期间变化而产生电能。

锂蓄电池包括作为正极活性材料和负极活性材料两者的在充电反应和放电反应期间可逆地嵌入或脱嵌锂离子的材料，并且在正电极和负电极之间填充有有机电解质或聚合物电解质。

对于用于锂蓄电池的正极活性材料，使用金属氧化物复合材料，例如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiMnO₂及类似物。在正极活性材料中，基于锰的正极活性材料例如LiMn₂O₄和LiMnO₂易于合成、成本低于其他材料、相比于其它活性材料具有优良的热稳定性并且是环境友好的。然而，此基于锰的材料具有相对低的容量。

LiCoO₂具有良好的导电性、约3.7V的高电池电压以及优良的循环寿命(cycle-life)、稳定性和放电容量，并且因此是目前商品化的代表性材料。然而,LiCoO₂是如此昂贵，以至于构成大于蓄电池的成本的30％，并且因此可能降低价格竞争力。

此外，LiNiO₂在上文的正极活性材料中具有最高的放电容量，但难以合成。此外，其中的镍是高度氧化的并且可以使蓄电池和电极的循环寿命劣化，并且因此可能具有自放电和可逆性的严重劣化。另外，由于不完全的稳定性(incomplete stability)，其可能难以商业化。

如上文所描述的，常规技术已经提供了用于包括多种涂层的锂蓄电池的正极活性材料，以便改进蓄电池特性。

发明概述

提供了用于锂蓄电池的正极活性材料以及包含正电极的锂蓄电池，所述锂蓄电池具有优良的高容量和高效率以及循环寿命特性，所述正电极包含正极活性材料。

在下文中，本发明的实施方案被详细地描述。

然而，这些实施方案是示例性的，本发明不限于此，并且本发明由权利要求的范围来界定。

在本发明的一个实施方案中，用于锂蓄电池的正极活性材料包括：层状锂复合氧化物芯；第一涂层，其在芯的表面上并且在芯中的锂位点(lithium site)处被镁掺杂；NiO-相第二涂层，其在第一涂层上，其中NiO-相具有岩盐结构(rock salt structure)；以及第三涂层，其在第二涂层上并且包含磷酸锂镁。

为了解决常规的层状(特定地，基于Ni的)正电极材料的问题，沿着表面层延伸至内部的表面结构应当是稳定的。

表面结构对于强化(fortify)是重要的，因为所有的反应从表面开始。

常规技术通过简单地形成表面涂层做出尝试以改进高温特性，但暴露许多问题。