[发明专利]多晶金属氧化物、其制备方法以及包括该多晶金属氧化物的制品

说明书

本申请是2012年7月27日递交的申请号为201280035825.6，发明名称为“多晶金属氧化物、其制备方法以及包括该多晶金属氧化物的制品”的分案申请。

本发明的背景

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月16日提交的美国临时申请第61/575,115号的优先权，该申请的全部内容通过引证在此全部并入本文。

背景技术

技术领域

本发明公开了一种多晶金属氧化物，其制备方法，以及包含这种多晶金属氧化物的制品。

相关技术的描述

具有层状结构的锂镍氧化物(LiNi0₂)是理想的锂电池阴极材料，这是因为相比于锂钴氧化物而言，锂镍氧化物(LiNi0₂)材料通常具有更低的成本、更高的容量、以及较高的倍率性能。但是，纯的LiNiO₂材料表现出较差的电化学稳定性和循环特性。已经发现，通过用不同剂量的其他金属对LiNi0₂中一些或者大量的Ni进行替换，能够获得具有改进的电化学循环稳定性的LiNi0₂的一些容量和成本优势。

因此，已经发明了各种层状结构的锂镍氧化物，其中上述锂镍氧化物中的部分镍被其他的金属进行替换。特别地，钴(Co)掺入被发现用于提高电化学循环稳定性，并且由于锂钴氧化物(LiCoO₂)与LiNiO₂的良好的固态溶液相互作用，所述钴掺入是容易实现的。但是，相比与镍(Ni)而言，Co更加昂贵，并且在LiNi0₂中掺入Co通常导致由LiNi0₂提供的高容量和倍率性能的降低。因此，人们希望要求仅使用只尽可能多的Co为LiNi0₂赋予足够的稳定性，从而提供一种较低成本的材料，其中所述材料提供了LiNi0₂更加理想的特性。因此，仍然需要一种较低成本的锂电池正极材料，所述正极材料在较低成本的情况下为LiNi0₂提供了理想的特性。

发明概述

一种颗粒，包括：多个晶粒，所述晶粒包括一种第一组合物，该组合物具有层状的α-NaFe0₂型结构并且包括每摩尔第一组合物大约0.1至大约1.3摩尔剂量的锂，每摩尔第一组合物大约0.1至大约0.79摩尔剂量的镍，每摩尔第一组合物大约0至大约0.5摩尔剂量的钴，并且每摩尔第一组合物大约1.7至大约2.3摩尔剂量的氧；以及在多个晶粒的相邻晶粒之间的晶界，以及包括第二组合物，所述第二组合物具有层状α-NaFe0₂型结构、立方结构，或者它们的结合，其中钴在晶界中的浓度大于钴在晶粒中的浓度。

本申请还公开了一种颗粒，包括：多个晶粒，所述晶粒包括一种第一组合物，该组合物具有层状α-NaFe0₂型结构并且包括每摩尔第一组合物大约0.1至大约1.3摩尔剂量的锂，每摩尔第一组合物大约0.91至大约0.99摩尔剂量的镍，每摩尔第一组合物大约0至大约0.5摩尔剂量的钴，并且每摩尔第一组合物大约1.7至大约2.3摩尔剂量的氧；以及在多个晶粒的相邻晶粒之间的晶界，并且包括一种第二组合物，所述第二组合物具有层状α-NaFe0₂型结构、立方结构，或者它们的结合，其中钴在晶界中的浓度大于钴在晶粒中的浓度。

本申请还公开了包括至少一种上述颗粒的锂离子电池。