[发明专利]制备电极活性材料的方法以及电极活性材料

说明书

本发明涉及一种制备电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：(a)提供氢氧化物TM(OH)₂或至少一种氧化物TMO或TM的羟基氧化物或上述至少两种的组合，其中TM含有至少99mol％的Ni和任选地总共至多1mol％的至少一种选自Ti、Zr、V、Co、Zn、Ba或Mg的金属，(b)将所述氢氧化物TM(OH)₂或氧化物TMO或TM的羟基氧化物或组合与锂源和Me的化合物的水溶液混合，其中Me选自Al或Ga或上述的组合并且其中TM的摩尔量对应于Li和Me的总和，(c)通过蒸发移除水，(d)在氧气存在下在500‑800℃的温度下热处理由步骤(c)获得的固体残留物。

本发明涉及一种制备电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：

(a)提供氢氧化物TM(OH)₂或至少一种氧化物TMO或至少一种TM的羟基氧化物或上述至少两种的组合，其中TM含有至少99mol％的Ni和任选地总共至多1mol％的至少一种选自Ti、Zr、V、Co、Zn、Ba或Mg的金属，

(b)将所述氢氧化物TM(OH)₂或氧化物TMO或TM的羟基氧化物或组合与锂源和Me的化合物的水溶液混合，其中Me选自Al或Ga或上述的组合并且其中TM的摩尔量对应于Li和Me的总和，

(c)通过蒸发移除水，

(d)在氧气存在下在500-800℃的温度下热处理由步骤(c)获得的固体残留物。

锂离子二次电池组是用于储存能量的现代设备。已经并且正在考虑许多应用领域，从诸如移动电话和笔记本电脑的小型设备到汽车电池组和用于电子移动性的其他电池组。电池组的各种组件对于电池组的性能具有决定性作用，例如电解质、电极材料和隔膜。对阴极材料给予了特别的关注。已经提出了几种材料，例如磷酸铁锂、锂钴氧化物和锂镍钴锰氧化物。尽管已经进行了广泛的研究，然而迄今为止发现的解决方案仍存在改进的空间。

目前，可以观察到对所谓的富Ni电极活性材料的一定兴趣，例如，包含相对于总TM含量为75摩尔％或更多的Ni的电极活性材料。

一种特别富含Ni的材料是LiNiO₂，有时缩写为LNO。然而，纯LNO具有各种缺点，降低了对其商业用途的兴趣。这些缺点中最重要的是难以合成化学计量的LiNiO₂，因为它倾向于Li的偏化学计量(off-stoichiometry)(Li_1-zNi_1+zO2)，以及其脱锂状态的各种不稳定问题，这可能是(电)化学、机械或热性质的。

本发明的一个目的是提供一种制备具有优异电化学性能的富Ni电极活性材料的方法。一个目的还为提供具有优异电化学性能的富Ni电极活性材料。

相应地，已经找到开头所定义的方法，下文中还称为“本发明方法”。本发明方法包括以下步骤：

(a)提供氢氧化物TM(OH)₂或至少一种氧化物TMO或至少一种TM的羟基氧化物或上述至少两种的组合，其中TM含有至少99mol％的Ni和任选地总共至多1mol％的至少一种选自Ti、Zr、V、Co、Zn、Ba或Mg的金属，

(b)将所述氢氧化物TM(OH)₂或氧化物TMO或TM的羟基氧化物或组合与锂源和Me的化合物的水溶液混合，其中Me选自Al或Ga或上述的组合并且其中TM的摩尔量对应于Li和Me的总和，

(c)通过蒸发移除水，

(d)在氧气存在下在500-800℃的温度下热处理由步骤(c)获得的固体残留物。

本发明方法包括四个步骤(a)、(b)、(c)和(d)，在本发明的上下文中还分别称为步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)和步骤(d)。这四个步骤优选随后进行。