[發明專利]高度結晶性的鋰過渡金屬氧化物

無效

• 申請號: 200980130987.6
• 申請日: 2009-08-03
• 公開（公告）號: CN102119128A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 珍斯·馬丁·鮑爾森;托馬斯·勞;洪憲杓;金基惠
• 申請（專利權）人: 尤米科爾公司
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;C01G51/00;C01G53/00;C01G23/00
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 張爽;樊衛民

技術領域

本發明涉及粉末狀鋰過渡金屬氧化物，其在可充電鋰電池中用作活性陰極材料。更具體地，在Li(Mn-Ni-Co)O₂類型的化合物中，較高的結晶性通過最優化選擇燒結溫度而獲得。

背景技術

LiCoO₂仍然是可充電電池最廣泛使用的陰極材料。然而，由于特別的原因存在用其它材料代替它的強大壓力?，F在，鈷的稀少的資源和對于高價格的擔心加速了這個趨勢。除都具有低得多的能量密度的LiFePO₄和Li-Mn-尖晶石之外，基于LiNiO₂的層狀陰極材料和基于Li(Mn-Ni-Co)O₂的層狀陰極材料在商業電池應用中是代替LiCoO₂的最可能的候選者。今天基本已知在四元體系Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂-LiCoO₂-LiNiO₂-LiNi_0.5Mn_0.5O₂中M＝Mn、Ni、Co的任何組成Li[Li_xM_1-x]O₂以層狀相存在，并且在大多數情況下是電化學活性的。

可以概括的是，在90年代中期，現有技術是在LiCoO₂-LiMn_1/2Ni_1/2O₂-{Li_1-xNi_x}NiO₂之間的固態溶液的富含Ni的位置中的組成，其包括其它的摻雜物(如Al)。同樣已知其它位置的LiCoO₂和LiNi_1/2Mn_1/2O₂。

在90年代，很少有人關注Li的化學計量。所以以上專利僅要求保護LiMO₂，或一定范圍的Li化學計量，但是Li∶M比例通常尚未被理解為需要優化的重要變量。Li₁M₁一般被看作希望的化學計量，其中該化學計量只有在使用小的過量鋰時才能獲得。

在90年代后期，過量鋰的功能慢慢得到理解。

結論性地表示增加的鋰可以被摻雜到LiMO₂中的第一份文獻是JP2000-200607，其要求保護其中M是平均價態為3的至少兩種金屬的Li[Co_1-xM_x]O₂和Li[Ni_1-xM_x]O₂。金屬M包括鋰、Mn、Co、Ni。不令人驚奇地，在以后的幾年中發表了另外幾篇關于富含鋰(＝Li[Li_xM_1-xO₂])的陰極材料的出版物。就本發明的發明人所知，JP11-307097第一次公開了在LiMO₂(M＝Mn、Ni、Co)晶體結構中摻雜過量鋰的可能性，其請求保護Li_(1-a)Ni_1-b-c-dMn_bCo_cM_dO₂，其中-0.15＜a＜0.1，0.02＜b＜0.45，0＜c＜0.5和0≤d＜0.2。乍看權利要求1的分子式Li_xMO₂(如果x＝1.05，為Li_1.05MO₂)與現在認為的最好寫為Li_1.025M_0.975O₂的觀點相抵觸，即在氧的化學計量之間有小的差異，第一個分子式有略低的(Li+M)∶O比例。兩個分子式描述了相同的材料，此外，沒有一個分子式完全準確地描述了該材料，這僅僅因為任何“實際的”材料可能具有一定數量的其它無序度，例如氧或陰離子空缺或空隙，表面上的組成不同，等。

因此-1998的現有技術可以定義為在三元體系LiNiO₂-LiCoO₂-LiNi_1/2Mn_1/2O₂-Li[Li_1/3Mn_2/3]O₂中的所有固態溶液。