[发明专利]阴极活性材料和制备该阴极活性材料的方法

权利要求书

1.一种平均颗粒直径(D50)在2至16μm的范围内的颗粒形式的阴极活性材料，其中阴极活性材料具有组成Li_1+xTM_1-xO₂，其中x在0.1至0.2的范围内且TM是根据通式(I)的元素组合：

(Ni_aCo_bMn_c)_1-d-eM¹_dM²_e (I)

其中各变量各自如下定义：

a在0.20至0.40的范围内，

b在0至0.15的范围内，

c在0.50至0.75的范围内，

d在0至0.015的范围内，和

e在0至0.02的范围内，

M¹选自Al、Ti、Zr、Mo、Fe、Nb和Mg，

M²选自B和K，

其中a+b+c＝1.0，

其中所述复合氧化物具有在0.5m²/g至10m²/g的范围内的比表面(BET)和至少2.9g/cm³的压制密度，

其中所述阴极活性材料具有在200至3000nm的范围内的平均初级颗粒直径。

2.根据权利要求1所述的阴极活性材料，其中比表面在0.7至5m²/g的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的阴极活性材料，其中压制密度在3至3.6g/cm³的范围内。

4.根据前述权利要求中任一项所述的阴极活性材料，其对于使用Mo-KαX辐射的相应X射线衍射图案的29.8-30.6°之间的反射峰具有0.6％或更少的结构应变。

5.根据前述权利要求中任一项所述的阴极活性材料，其中平均颗粒直径D50在2至6μm的范围内。

6.用于制备锂离子电池组用阴极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤

(a1)将金属部分具有通式(IIa)的锰复合(氧)氢氧化物与锂源和基于M²的助熔剂混合：

(Ni_aCo_bMn_c)_1-d-eM¹_d，或

(a2)将金属部分具有通式(IIb)的锰复合(氧)氢氧化物与锂源和至少一种M¹的化合物以及基于M²的助熔剂混合

(Ni_aCo_bMn_c)_1-d-e，

(b)在800至1050℃的范围内的温度下煅烧混合物

其中

a在0.20至0.40的范围内，

b在0至0.15的范围内，

c在0.50至0.75的范围内，

d在0至0.015的范围内，和

e在0至0.02的范围内，

其中M¹选自Al、Ti、Zr、Mo、W、Fe、Nb和Mg，和

M²选自B，以及

其中a+b+c＝1.0。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法包括以下额外步骤(c)使所得锂化氧化物与无机酸或M¹的化合物的水溶液或其组合接触，其中M¹选自Al、Ti、Zr、Mo、W、Fe、Nb和Mg，然后移除水，和(d)热处理所得固体残余物，或

(e)用硼酸处理所得固体残余物，然后进行热处理。

8.根据权利要求7所述的方法，其中水的移除通过固液分离步骤进行。

9.根据权利要求6-8所述的方法，其中助熔剂是硼酸。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的方法，其中在步骤(a1)或(a2)中加入在0.1至2重量％的范围内的助熔剂，其中百分比相对于锰复合(氧)氢氧化物。