[发明专利]用于电池组单元的正电极的活性材料、正电极和电池组单元

说明书

本发明涉及用于电池组单元(2)的正电极(22)的正极活性材料(A)(42)，其包含第一组分(A1)，所述第一组分含有通式(II)的化合物：Li2‑zNazM11‑yM2yO3(II)，其中M1和M2彼此不同，且表示过渡金属离子；0<y<1；且0≤z<2，条件是所述化合物基本上不含锰离子。本发明还涉及电池组单元(2)的正电极(22)，其包含本发明的正极活性材料(A)(42)，以及涉及包含至少一个本发明正电极(22)的电池组单元(2)。

本发明涉及用于电池组单元的正电极的活性材料(A)，其包含第一组分(A1)，所述第一组分含有Li2M11-yM2yO3，其中M1和M2彼此独立地表示并非锰离子的过渡金属离子。本发明还涉及电池组单元的正电极，其包含本发明的活性材料(A)，以及涉及包含至少一个本发明正电极的电池组单元。

现有技术

在过去几十年中，电能的储存具有越来越大的重要性。电能可借助电池组储存。电池组将化学反应能转化为电能。在此，区分一次电池组和二次电池组。一次电池组仅能一次性工作，而也称为蓄电池的二次电池组可以再次充电。电池组在此包括一个或多个电池组单元。

在蓄电池中，特别地使用所谓的锂离子电池组单元。其特征尤其在于高的能量密度、热稳定性和极少的自放电。

锂离子电池组单元具有正电极和负电极。正电极和负电极各自包含集流体，在其上施加正极或负极活性材料。该正极和负极活性材料的特征特别在于其能够可逆地嵌入和释放锂离子。

用于负电极的活性材料例如是无定形硅，其可以与锂原子形成合金化合物。但是，碳化合物，例如石墨也广泛地作为用于负电极的活性材料。在负电极的活性材料中，嵌入锂原子。

作为用于正电极的活性材料，通常使用含锂的金属氧化物或含锂的金属磷酸盐。特别是在必需高能量密度的应用中，使用所谓的高能材料，如HE（高能）-NCM（镍钴锰）-电极（例如LiMO2 : Li2MnO3，其中M = Ni、Co、Mn）。使用此类HE-NCM-电极的一般电池组例如由DE10 2012 208 321 A1已知。

在该电池组单元运行时，即在放电操作时，电子在外部电路中从负电极流向正电极。在电池组单元内，锂离子在放电操作中从负电极转移至正电极。在此，锂离子从负电极的活性材料可逆地转出，这也称为脱锂。在电池组单元的充电操作中，锂离子从正电极转移至负电极。在此，锂离子再次可逆地嵌入负电极的活性材料，这也称为锂化。

所述电池组单元的电极被设计为薄膜状，并在插入将负电极与正电极分开的隔膜的情况下卷成电极卷。此类电极卷也称为Jelly-Roll。所述电极也可以相互叠置地成层产生电极堆。

电极卷或电极堆的两个电极借助集流器与电池组单元的各极（其也称为端）电连接。电池组单元通常包括一个或多个电极卷或电极堆。电极和隔膜被通常液体的电解质组合物包围。电解质组合物是能够传导锂离子的并实现电极之间的锂离子运输。