[發明專利]復合正極活性材料、含其的正極和鋰電池、及其制備方法

在審

• 申請號: 201710913699.4
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN107732185A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 金圭成;崔榮敏;崔原彰
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/136;H01M10/052;H01M10/0525
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 金擬粲

本申請是中國發明申請(發明名稱：復合正極活性材料、含其的正極和鋰電池、及其制備方法，申請日：2012年5月18日；申請號：201210156419.7)的分案申請。

技術領域

本公開內容涉及復合正極活性材料、以及包括所述復合正極活性材料的正極和鋰電池、和制備所述復合正極活性材料的方法。

背景技術

隨著朝著小型、高性能器件的趨勢，制造小型、輕質并且具有高能量密度的鋰電池已經變成關鍵問題。對于在電動車中的應用，鋰電池在室溫和高溫下的循環特性具有重要關系。鋰電池作為儲能設備的功能性正變得更重要。

為了將鋰電池用于這些用途，已經對多種正極活性材料進行了研究。

與LiCoO₂相比，作為磷氧化物的具有橄欖石結構的正極活性材料在高溫下呈現更好的穩定性。

例如，作為具有橄欖石結構的正極活性材料，LiFePO₄在充電和放電期間保持穩定而沒有結構變化，未導致產生氧的副作用，并且成本小。同時，LiFePO₄的電導率和能量容量低。

因此，需要改進橄欖石正極活性材料的電導率的方法。

發明內容

提供新型的復合正極活性材料。

提供包括所述復合正極活性材料的正極。

提供使用所述正極的鋰電池。

提供制備所述復合正極活性材料的方法。

另外的方面將在以下描述中部分地闡述，并且部分地將由所述描述明晰，或者可通過所呈現的實施方式的實踐獲知。

根據本公開內容的一個方面，復合正極活性材料包括：具有橄欖石結構的化合物；和無機材料，其中所述無機材料包括來自元素周期表第2族和第13～15族的至少一種元素的氮化物或碳化物。

根據本公開內容的另一方面，正極包括所述復合正極活性材料。

根據本公開內容的另一方面，鋰電池包括所述正極。

根據本公開內容的另一方面，制備復合正極活性材料的方法包括將具有橄欖石結構的化合物的前體與無機材料的混合物在惰性氣氛中燒結，其中所述無機材料可包括來自元素周期表第2族和第13～15族的至少一種元素的氮化物或碳化物。

附圖說明

由結合附圖考慮的實施方式的以下描述，這些和/或其它方面將變得明晰和更容易理解，其中：

圖1是對實施例7-9和對比例3中制造的鋰電池的充電/放電試驗的結果的圖；和

圖2為根據本公開內容的實施方式的鋰電池的示意圖。

具體實施方式

現在將詳細介紹實施方式，其實例示于附圖中，其中相同的附圖標記始終是指相同的元件。在這點上，本實施方式可具有不同的形式并且不應解釋為限于本文中闡述的描述。因此，以下僅通過參照附圖描述實施方式以解釋本發明的各方面。

下文中，將更詳細地描述復合正極活性材料、各自包括所述復合活性材料的正極和鋰電池、以及制備所述復合活性材料的方法的一個或多個實施方式。

根據本公開內容的一個方面，提供復合正極活性材料，其包括具有橄欖石結構的化合物以及無機材料，其中所述無機材料包括來自元素周期表第2族和第13～15族的至少一種元素的氮化物或碳化物。

在制備所述復合正極活性材料時，無機材料例如熱和化學穩定的非過渡金屬氮化物和/或碳化物可充當分散劑。這可改善所述具有橄欖石結構的化合物的分散性，并且因此改善所述復合正極活性材料的電導率和包括所述復合正極活性材料的鋰電池的高倍率性能。

所述復合正極活性材料的無機材料排除過渡金屬的氮化物。例如，所述無機材料可排除所述具有橄欖石結構的化合物中包括的過渡金屬的氮化物或氮氧化物。在一些實施方式中，所述無機材料可排除Fe、Mn或V的氮化物或氮氧化物。

所述具有橄欖石結構的化合物可具有低達小于10^-7S/cm的電導率。例如，LiFePO₄和LiMnPO₄可分別具有約10^-9S/cm和約10^-10S/cm的低電導率，使得可加入這樣的無機材料以改善所述復合正極活性材料的電導率。所述無機材料可通過分散在所述復合正極活性材料中而改善所述橄欖石結構的化合物的電導率。

所述復合正極活性材料的所述具有橄欖石結構的化合物可由下式1表示。

式1