[發(fā)明專利]用于可再充電的鋰離子電池的粉末狀鋰鈷基氧化物化合物及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010717466.9
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN112290015A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋景世;馬克西姆·布朗吉諾
• 申請（專利權(quán)）人: 尤米科爾公司;株式會社韓國尤米科爾
• 主分類號: H01M4/525
• 分類號: H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 郭國清;宮方斌

一種鋰鈷基氧化物負(fù)極活性材料粉末，所述粉末包含中值粒徑D50大于或等于20μm，優(yōu)選大于或等于25μm，且小于或等于45μm的粒子，所述粒子具有大于或等于0.85且小于或等于1.00的平均圓度，所述粒子具有通式Li_1+aCo_1?x?y?zAl_xM'_yMe_zO₂，其中M'和Me包含Ni、Mn、Nb、Ti、W、Zr和Mg中的至少一種元素，并且?0.01≤a≤0.01，0.002≤x≤0.050，0≤y≤0.020且0≤z≤0.050，所述負(fù)極活性材料粉末具有至多80mAh/g的比浮充容量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于便攜式電子器件應(yīng)用的鋰離子二次電池(LIB)的鋰鈷基氧化物(LCO)負(fù)極活性材料粉末。

背景技術(shù)

隨著便攜式電子器件的功能和性能的不斷提高，需要具有更高體積能量密度的LIB。

根據(jù)以下等式獲得負(fù)極活性材料粉末的體積能量密度：

體積能量密度(mAh/cm³)＝體積容量(mAh/cm³)×充電截止電壓(V).

其中：

較高的充電截止電壓(例如，相對于Li⁺/Li參比電位，高于或等于4.5V)會導(dǎo)致負(fù)極材料粉末的體積能量密度顯著增加。

因此，本發(fā)明的一個目的是提供用于鋰離子二次電池的鋰鈷基氧化物負(fù)極活性材料粉末，其具有通過本發(fā)明的分析方法獲得的至少570mAh/cm³的改進(jìn)的體積容量。

除了改進(jìn)的體積容量以外，根據(jù)本發(fā)明的LCO負(fù)極活性材料化合物在目前高于或等于4.5V的電壓下必須具有足夠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這種足夠的穩(wěn)定性是通過在LIB中使用負(fù)極活性材料粉末期間至多80mAh/g的比浮充容量(通過本發(fā)明的分析方法獲得)來表明。

發(fā)明內(nèi)容

通過提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰鈷基氧化物負(fù)極活性材料粉末來實現(xiàn)這一目的。

如表2中提供的結(jié)果所示，確實可以觀察到，采用根據(jù)EX1的LCO負(fù)極材料粉末的電池可實現(xiàn)高于570mAh/cm³的改進(jìn)的體積容量和低于80mAh/g的比浮充容量，所述EX1的LCO負(fù)極材料粉末具有以下特征：

-中值粒徑D50為38.00μm，

-平均圓度為0.87，且

-由兩次燒結(jié)法獲得，其中當(dāng)應(yīng)用S1(在T℃＝1000℃)時，Li/(Co+Al)＝1.04，且其中當(dāng)應(yīng)用S2(在T℃＝980℃)時，Li/(Co+Al)＝1.00。

負(fù)極活性材料粉末所包含的粒子的Al與(Co+Al+M'+Me)的摩爾比(x)小于或等于0.050，以使容量損失最小，并且大于或等于0.002，以使LCO負(fù)極活性材料粉末在循環(huán)過程中的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

負(fù)極活性材料粉末所包含的粒子的Li與(Co+Al+M'+Me)的摩爾比(1+a)大于或等于0.99且小于或等于1.01，優(yōu)選大于或等于0.995且小于或等于1.005。

如果比率1+a小于0.99(a＜-0.01)，則由于沒有足夠的Li來將鈷原子保持在負(fù)極活性材料粒子的結(jié)構(gòu)中而在較高電壓(例如4.50V)下發(fā)生Co溶解，且負(fù)極活性材料粉末的容量降低。如果比率1+a大于1.01(a＞0.01)，則負(fù)極活性材料粉末的循環(huán)壽命劣化。