[發明專利]用于高電壓鋰離子電池組的鋰鎳錳鈷氧化物陰極粉末

有效

• 申請號: 201680006707.0
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN107210422B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 夏昕;延斯·鮑森;金基惠;韓宋伊
• 申請（專利權）人: 尤米科爾公司;株式會社韓國尤米科爾
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/131;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 高健;緱正煜

1.一種用于在可充電電池組中的陰極材料的鋰金屬氧化物粉末，所述鋰金屬氧化物粉末包括核心和表面層，所述表面層被外界面和內界面分隔，所述內界面與所述核心接觸，所述核心具有包含元素Li、M和氧的層狀晶體結構，其中M具有式M＝(Ni_z(Ni_1/2Mn_1/2)_y Co_x)_1-kA_k，其中0.15≤x≤0.30，0.10≤z≤0.55，x+y+z＝1，并且0k≤0.1，其中所述Li含量經化學計量控制而具有摩爾比0.95≤Li:M≤1.10；其中A是至少一種摻雜劑并且包括Al，其中所述核心具有0.3至3mol％的Al含量和少于0.05mol％的F含量；其中所述表面層包含Ni、Co、Mn、LiF和Al₂O₃的緊密混合物；并且其中所述表面層具有的Al含量從在所述內界面處的所述核心的Al含量增加到在所述外界面處的至少10mol％，以及所述表面層具有的F含量從在所述內界面處的少于0.05mol％增加到在所述外界面處的至少3mol％，所述Al和F含量通過XPS測定。

2.一種用于在可充電電池組中的陰極材料的鋰金屬氧化物粉末，所述鋰金屬氧化物粉末包括核心和表面層，所述表面層被外界面和內界面分隔，所述內界面與所述核心接觸，所述核心具有包含元素Li、M和氧的層狀晶體結構，其中M具有式M＝(Ni_z(Ni_1/2Mn_1/2)y Co_x)_1-kA_k，其中0.15≤x≤0.30，0.20≤z≤0.55，x+y+z＝1，并且0k≤0.1，其中所述Li含量經化學計量控制而具有摩爾比0.95≤Li:M≤1.10；其中A是至少一種摻雜劑并且包括Al，其中所述核心具有0.3至3mol％的Al含量；其中所述表面層包含Ni、Co、Mn、LiF和Al₂O₃的緊密混合物；并且其中所述表面層具有的Mn含量從在所述內界面處的所述核心的Mn含量減少到在所述外界面處的少于50％的所述核心的Mn含量，在所述核心中的所述Al含量以及所述Mn含量通過XPS測定。

3.根據權利要求2所述的鋰金屬氧化物粉末，其中所述表面層具有的Ni含量從在所述內界面處的所述核心的Ni含量減少到在所述外界面處的少于25％的所述核心的Ni含量，所述Ni含量通過XPS測定。

4.根據權利要求2所述的鋰金屬氧化物粉末，其中所述表面層具有的Co含量從在所述內界面處的所述核心的Co含量減少到在所述外界面處的少于35％的所述核心的Co含量，所述Co含量通過XPS測定。

5.根據權利要求1或權利要求2所述的鋰金屬氧化物粉末，其中所述表面層由下列組成：所述核心的元素Ni、Co和Mn的緊密混合物；LiF；和Al₂O₃；以及由CaO、TiO₂、MgO、WO₃、ZrO₂、Cr₂O₃和V₂O₅組成的組的任一種或多種化合物。

6.根據權利要求1或權利要求2所述的鋰金屬氧化物粉末，其中所述表面層由下列組成：所述核心的元素Ni、Co和Mn的緊密混合物；LiF；以及納米晶體Al₂O₃、或納米晶體Al₂O₃和次微米CaO。

7.根據權利要求1或權利要求2所述的鋰金屬氧化物粉末，其中0.20≤z≤0.55；或0.15≤x≤0.20，0.40≤z≤0.55，并且1.00≤Li:M≤1.10。

8.根據權利要求7所述的鋰金屬氧化物粉末，其中0.005≤k≤0.02，并且A＝Al或A＝Al和Ca。