[發明專利]一種材料及其制備以及含有該材料的鋰離子電池電極活性物質、電極材料、電極和電池

在審

• 申請號: 201310336607.2
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN104347863A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: 金虹;潘廣宏;薛嘉漁;王憲宏
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/131;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;劉國平

1.一種材料，其特征在于，該材料具有如下通式：Li₃(LiTi_5-0.5yA_y)O₁₂，其中，A選自Mg、Zn和Cu中的至少一種，0＜y≤0.8，優選0.1≤y≤0.6。

2.根據權利要求1所述的材料，其中，A為Mg和/或Zn，該材料對于Li的電勢為大于或等于1V且小于1.566V，優選，0.15≤y≤0.6，所述材料為Li₃(LiTi_4.83Mg_0.34)O₁₂、Li₃(LiTi₄.₇₁₅Mg₀.₅₇)O₁₂或Li₃(LiTi_4.915Zn_0.17)O₁₂，該材料對于Li的電勢為1.5-1.55V。

3.根據權利要求1所述的材料，其中，A為Cu，該材料對于Li的電勢為大于1.566V且小于1.7V，優選，0.1≤y≤0.2，所述材料為Li₃(LiTi_4.915Cu_0.17)O₁₂，該材料對于Li的電勢為1.57-1.6V。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的材料，其中，所述材料的XRD譜圖的最強峰(1,1,1)峰位2θ角位移范圍為-0.4°至+0.4°，優選為-0.2°至+0.2°。

5.一種材料的制備方法，其特征在于，該方法包括：在非還原性氣氛下，將含有Li_aTi_bO₁₂、選自Mg、Zn和Cu中的至少一種金屬的化合物的混合物進行焙燒，其中，2.4≤a≤4.2，4.8≤b≤6.6，優選a=4，b=5。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其中，以1摩爾Li_aTi_bO₁₂為基準，Mg、Zn和Cu中的金屬化合物的金屬總用量為大于0摩爾且小于或等于0.8摩爾，優選為0.1-0.6摩爾。

7.根據權利要求5或6所述的制備方法，其中，該方法包括將含有Li_aTi_bO₁₂和選自Mg和/或Zn的金屬的化合物，優選為鎂化合物或鋅化合物的混合物進行焙燒，以1摩爾Li_aTi_bO₁₂為基準，鎂的用量為大于0摩爾且小于或等于0.6摩爾，優選為0.3-0.6摩爾，鋅的用量為大于0摩爾且小于或等于0.5摩爾，優選為0.1-0.3摩爾。

8.根據權利要求5或6所述的制備方法，其中，該方法包括將含有Li_aTi_bO₁₂和銅化合物的混合物進行焙燒，以1摩爾Li_aTi_bO₁₂為基準，銅的用量為大于0摩爾且小于或等于0.5摩爾，優選為0.1-0.3摩爾。

9.根據權利要求5-8中任意一項所述的制備方法，其中，所述鎂化合物為MgO和/或Mg(NO₃)₂；所述鋅化合物為ZnO和/或Zn(NO₃)₂；所述銅化合物為CuO和/或Cu(NO₃)₂。

10.根據權利要求5所述的制備方法，其中，焙燒溫度為450-1000℃，優選為700-900℃，焙燒時間為30分鐘至24小時，優選為30分鐘至10小時。

11.一種鋰離子二次電池的負極活性物質，其特征在于，該負極活性物質含有權利要求1-4中任意一項所述的材料或者含有由權利要求5-10中任意一項所述方法制備得到的材料。

12.一種鋰離子電池負極材料，所述負極材料含有負極活性物質和導電劑，其特征在于，所述負極活性物質為權利要求11所述的負極活性物質。