[發明專利]原電池的正極的電活性材料

有效

• 申請號: 201610948446.6
• 申請日: 2016-10-26
• 公開（公告）號: CN107069019B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: X·王;P·黑林
• 申請（專利權）人: 雷納塔股份公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/131;H01M10/052
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 唐秀玲;林柏楠

本發明涉及鋰原電池的正極的電活性材料，其包含含有至少一種式(I)Li_xMnO_y的第一化合物的第一組分和含有至少一種式(II)Li_xH_yV₃O₈的第二化合物的第二組分的混合物，其中在式(I)中：0≤x≤20≤y≤40≤2y?x≤7其中在式(II)中：0≤x≤4.50.01≤y≤20.01≤x+y≤6.5其中第一化合物為具有在1μm至200μm之間的粒度的顆粒的形式，第二化合物為粒度小于500nm的納米顆粒的形式，或者為具有在0.2μm至500μm之間的長度和在10nm至200nm之間的寬度的納米纖維的形式，且其中所述第一組分和所述第二組分以1:99重量％至99:1重量％的量存在。

發明領域

本發明涉及電子或電化學活性材料(EAM)，包含它的正極和包含該正極的原電池。

發明背景

自1973年起，最早的鋰原電池由Sony商業化。幾十年來，這些電化學電池廣泛作為電源用于多種電子裝置中。這些裝置的發展功能總是需要具有較高能量密度的電池。另一方面，降低污染和溫室氣體排放目前變成緊迫的，并且還驅動具有較高性能的新電池的需求。

鋰電化學電池由三個基本組件：負極、電解質和正極組成。具有低還原電勢的鋰金屬或含鋰合金、類石墨材料、金屬氧化物、硫化物、氮化物等可用作活性負極材料。一般而言，溶于非水體系中的鋰鹽用作電解質。正極為可隨著電化學反應將鋰離子引入結構中，同時產生能量的化合物。負極和正極的化學勢和比容量決定電池的能量密度。

氧化錳(MnO₂)長時間作為活性正極材料用于干電池中。由于良好的性能、足夠的資源和經濟價值，直至現在，它仍在商業鋰原電池中起重要作用。MnO₂具有各個種類，包括天然礦石，例如軟錳礦、拉錳礦、六方錳礦(稱為NMD)，通過化學方法(CMD)和通過電解方法(EMD)制備的化合物。EMD MnO₂為工業上非常常用的原料，可將其進一步處理并作為活性正極材料用于電池中。EMD的晶體結構稱為γ-MnO₂，并將它用不同的溫度處理以形成β-MnO₂相或β-γ-MnO₂混合相，其可作為初級Li電池中的有希望正極材料最佳化。正極MnO₂的其它相包括α-MnO₂、δ-MnO₂、ε-MnO₂和λ-MnO₂。無定形、混合相、鋰化和改性相也可作為活性正極材料用于Li電池中。大量專利貢獻于可改進MnO₂相關正極的電化學性能的不同生產方法，例如US 4,297,231、US 5,698,176和US 6,403,257。

由于預期產生高能量密度的其高氧化態(5+)和還原成較低氧化態(4+、3+)的能力，多年來研究了釩氧化物作為電池材料。它們可作為活性正極用于Li電池中。在對不同類型的釩氧化物如V₂O₅、LiV₃O₈、(Li_1.3-yCu_y)V₃O₈、VO₂、V₆O₁₃和Li₃V₆O₁₃的研究中進行了大量努力。