[发明专利]电极活性材料、其制备和用途

说明书

本发明涉及一种用于锂离子电池组的具有通式(I)的电极活性材料：Li_1+x(Ni_aCo_bMn_cM_d)_1‑xO₂(I)，其中x为0‑0.1，a为0.1‑0.5，b为0.4‑0.9，c为0‑0.3，d为0‑0.1，M选自Al、B、Mg、W、Mo、Ti、Si和Zr，其中a+b+c+d＝1且ac。此外，本发明涉及一种制备电极活性材料的方法及其用途。

本发明涉及一种用于锂离子电池组的具有通式(I)的电极活性材料：

Li_1+x(Ni_aCo_bMn_cM_d)_1-xO₂ (I)

其中：

x为0-0.1，

a为0.1-0.5，

b为0.4-0.9，

c为0-0.3，

d为0-0.1，

M选自Al、B、Mg、W、Mo、Ti、Si和Zr，

其中a+b+c+d＝1且ac。

此外，本发明涉及一种制备电极活性材料的方法及其用途。

目前，将锂化的过渡金属氧化物用作锂离子电池组的电极活性材料。在过去数年中已经进行了广泛的研究和开发工作，以改善诸如电荷密度、比能量的性质，以及诸如循环寿命降低和容量损失的其它性质，这些性质可能不利地影响锂离子电池组的寿命或适用性。已经进行了其它努力来改进制备方法。

在制备用于锂离子电池组的电极活性材料的典型方法中，首先通过共沉淀呈碳酸盐、氧化物形式或优选呈氢氧化物形式的过渡金属来形成所谓的前体，所述碳酸盐、氧化物或氢氧化物可以是碱性的或非碱性的。然后将前体与锂盐混合，例如但不限于LiOH、Li₂O或者特别是Li₂CO₃，并在高温下煅烧(焙烧)。锂盐可以以水合物或脱水形式使用。煅烧或焙烧(通常也称为前体的热处理)通常在600-1,000℃的温度下进行。在热处理期间发生固态反应，并形成电极活性材料。在使用氢氧化物或碳酸盐作为前体的情况下，固态反应在除去水或二氧化碳之后进行。热处理在烘箱或窑的加热区中进行。

目前讨论的许多电极活性材料是锂化的镍-钴-锰氧化物(“NCM材料”)类型。用于锂离子电池组的许多NCM材料具有相对于过渡金属过量的锂，参见例如US6,677,082。

US2010/068376公开了某些Co涂覆的Mn/Ni氢氧化物和由其制备的正极活性材料。

在EP1447866A1中，公开了用于锂离子电池组的富Co正极活性材料。在CN103708567A1中，公开了某些具有等量锰和镍的正极活性材料。

然而，已经发现，许多锂离子电池组的寿命是有限的。特别地，重复循环后的容量损失降低了锂离子电池组对于许多应用(例如但不限于汽车应用)的吸引力。通常，电极活性材料，特别是正极活性材料已经被认定为锂离子电池组的寿命的关键作用。在重复循环(充电和放电)后容量损失的改善也称为循环性能。

因此，本发明的目的是改善锂离子电池组的寿命。特别地，本发明的目的是提供一种具有良好循环性能的电极活性材料，其允许制备具有改善的寿命的锂离子电池组。本发明的另一目的是提供一种制备电极活性材料的方法，其允许制备具有改善的寿命的锂离子电池组。