[发明专利]用于可充电的固态锂离子蓄电池的阴极材料

权利要求书

1.一种用于固态锂离子蓄电池中正电极材料的锂过渡金属氧化物粉末，所述粉末由具有核心和表面层的颗粒组成，所述表面层由内表面层和外表面层组成，其中所述粉末具有介于35μm和60μm之间的D50，其中所述核心具有通式Li_xCoO₂，其中0.99x1.04；并且其中所述内表面层包含Li_yNi_1-a-bMn_aCo_bO₂，其中0y1，0.3a0.8并且0b0.3；并且其中所述外表面层由具有通式Li_1+z(Ni_1-m-nMn_mCo_n)_1-zO₂的离散整体(monolithic)次微米大小的颗粒组成，其中0≤z≤0.05，0m≤0.50并且0n≤0.70。

2.根据权利要求1所述的锂过渡金属氧化物粉末，其中0.20y0.60，0.45a0.60并且0.05≤b≤0.15。

3.根据权利要求1所述的锂过渡金属氧化物粉末，其中0z0.03，0.25≤m≤0.35并且0.15≤n≤0.25。

4.根据权利要求1所述的锂过渡金属氧化物粉末，其具有为施加所述表面层之前所述核心的BET值至少二倍的BET值。

5.根据权利要求4所述的锂过渡金属氧化物粉末，其具有至少0.20m²/g的BET值。

6.根据权利要求1所述的锂过渡金属氧化物粉末，其中所述核心还包含至多5摩尔％的掺杂物A，其中A为由Al、Mg、Ti、Cr、V、Fe和Ga组成的组中的一种或多种元素。

7.根据权利要求1所述的锂过渡金属氧化物粉末，其中所述表面层还包含至多5摩尔％的掺杂物A’，其中A’为由A、F、S、N、Ca、Sr、Y、La、Ce和Zr组成的组中的一种或多种元素。

8.根据权利要求1所述的锂过渡金属氧化物粉末，其中所述内表面层由致密地烧结至所述核心的众多岛状物组成，所述岛状物为Mn和Ni富集岛状物，具有至少100nm的厚度并覆盖所述核心的小于70％的表面。

9.一种用于制备根据权利要求1所述的锂过渡金属氧化物粉末的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供碳酸锂和Co₃O₄的第一混合物，其中Li:Co的摩尔比介于1.07:1和1.12:1之间，

-在介于950℃和1050℃之间的温度下，在空气气氛下将所述第一混合物烧制8小时至24小时，由此得到具有介于35μm和60μm之间的D50值的核心材料，

-提供所述核心材料与第一Li-Ni-Mn-Co-氧化物或者与一组Ni-Mn-Co前体粉末和Li-前体化合物的第二混合物，

-将所述第二混合物在至少900℃的温度下烧结1小时至48小时，

-提供具有通式Li_1+z(Ni_1-m-nMn_mCo_n)_1-zO₂的第二锂镍-锰-钴氧化物粉末，其中0≤z≤0.05，0m≤0.40并且0n≤0.30，

-使所述第二锂镍-锰-钴氧化物粉末的D50值降低至低于1μm，以及

-将所述第二锂镍-锰-钴氧化物粉末与经烧结的第二混合物混合，并且将所得到的混合物在介于750℃和850℃之间的温度下加热3小时至10小时。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述经烧结的第一混合物由承载Mn和Ni的LiCoO₂颗粒组成，所述颗粒具有在其表面上的Mn和Ni富集岛状物，所述岛状物包含至少5摩尔％的Mn。