正極活性物質(zhì)、其制備方法、及正極和可再充電鋰電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了包括過鋰化的層狀氧化物(OLO)的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)、其制備方法、以及包括其的用于可再充電鋰電池的正極和可再充電鋰電池。
【專利說明】正極活性物質(zhì)、其制備方法、及正極和可再充電鋰電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開內(nèi)容涉及用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)、其制備方法、以及包括其 的用于可再充電鋰電池的正極和可再充電鋰電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 可再充電鋰電池近來已作為用于小型便攜式電子裝置的電源引起了注意，且使用 有機(jī)電解質(zhì)。鋰電池可具有為使用堿性水溶液的常規(guī)電池的兩倍或更大的放電電壓，且因 此具有高的能量密度。
[0003] 可再充電鋰電池可通過將電解質(zhì)注入電池單元中而制造，所述電池單元包括包含 能夠嵌入/脫嵌鋰離子的正極活性物質(zhì)的正極和包含能夠嵌入/脫嵌鋰離子的負(fù)極活性物 質(zhì)的負(fù)極。
[0004] 對于正極活性物質(zhì)，LiCo02已被廣泛地使用，但由于小于或等于200mAh/g的可逆 容量，對于能量密度和輸出特性的增加具有限制。特別地，當(dāng)LiC 〇02用在高能量密度應(yīng)用 領(lǐng)域中時，LiC〇02在充電期間可為結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的且變形。
[0005] 然而，作為1^2]?11〇3和1^(附/(：〇/]\111)0 2的復(fù)合物的含鋰的過鋰化的層狀氧化物 (0L0)在高的電壓下顯示高的充電和放電容量。
[0006] 然而，由于在重復(fù)充電和放電時容量惡化和電壓下降，0L0很少作為正極活性物質(zhì) 應(yīng)用于可商用的電池。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] -個實施方式提供用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其在高的電壓下具有高 的容量和改善的循環(huán)壽命特性，且能夠抑制電壓下降。
[0008] 另一實施方式提供制備所述用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的方法。
[0009] 又一實施方式提供包括所述用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的正極。
[0010] 還一實施方式提供包括所述正極的可再充電鋰電池。
[0011] 一個實施方式提供用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其包括由下列化學(xué)式1 表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0)。
[0012] 化學(xué)式1
[0013] LiaNibCocMndMe0 2
[0014] 其中，
[0015] 1. l〈a〈l. 5,0〈b〈l，0 彡 c〈l，0〈d〈l，0〈e〈l，和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l，和
[0016] Μ為如下的陽離子元素：￥、6&、21*、]\%、六1、11、0、？6、1、]\1〇、51、或其組合。
[0017] 另一實施方式提供用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其包括由下列化學(xué)式2 表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0)。
[0018] 化學(xué)式2
[0019] LiaNibCocMndMe0 2_fM，f
[0020] 其中，
[0021] 1. l〈a〈l. 5,0〈b〈l，0 彡 c〈l，0〈d〈l，0〈e〈l，0〈f〈l 和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l，
[0022] M為如下的陽離子元素：￥、6&、21*、]\%、六1、11、0、？6、1、]\1〇、51、或其組合，和
[0023] Μ'為如下的陰離子元素扎5、(：1』1"、或其組合。
[0024] 在以上化學(xué)式1的一些實施方式中，1. l〈a〈l. 5,0〈b〈l，0彡c〈l，0〈d〈l， 0· 002 彡 e 彡 0· 03 和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l。
[0025] 在以上化學(xué)式2的一些實施方式中，1. l〈a〈l. 5,0〈b〈l，0彡c〈l，0〈d〈l， 0· 002 彡 e 彡 0· 03,0· 01 彡 f〈l，和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l。
[0026] 在以上化學(xué)式1和2的一些實施方式中，Μ可為V、Ti、W、Si、或其組合，且特別是 V。
[0027] 在一些實施方式中，所述過鋰化的層狀氧化物可為具有球形形狀的顆粒，和所述 顆?？删哂屑s2 μ m-約20 μ m的平均粒徑（D50)。
[0028] -些實施方式提供制備用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的方法，其包括：將 鎳（Ni)源、錳（Μη)源和陽離子摻雜材料（M)源混合以獲得源混合物；將所述源混合物分散 以獲得分散的材料；將所述分散的材料干燥以獲得陽離子摻雜的前體；將所述陽離子摻雜 的前體和鋰（Li)源混合以獲得混合物；和熱處理所述混合物以獲得由以上化學(xué)式1表示的 過鋰化的層狀氧化物（0L0)。
[0029] -些實施方式提供制備用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的方法，其包括：將 鎳（Ni)源、錳（Μη)源和陽離子摻雜材料（M)源混合以獲得源混合物；將所述源混合物分散 以獲得分散的材料；將所述分散的材料干燥以獲得經(jīng)陽離子摻雜的前體；將所述陽離子摻 雜的前體、鋰（Li)源和陰離子摻雜材料（Μ'）源混合以獲得混合物；和熱處理所述混合物以 獲得由以上化學(xué)式2表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0)。
[0030] 在一些實施方式中，所述源混合物可通過進(jìn)一步混合鈷（Co)源獲得。
[0031] 在一些實施方式中，基于所述源混合物的總量，所述陽離子摻雜材料（M)源可以 約0. 1摩爾％ -約3摩爾％的量混合。
[0032] 在一些實施方式中，基于100摩爾份的所述源混合物，所述陰離子摻雜材料（M'） 源可以約1摩爾份-約11摩爾份的量混合。
[0033] 在一些實施方式中，所述分散可使用研磨方法進(jìn)行。
[0034] 在一些實施方式中，所述干燥可使用噴霧干燥方法進(jìn)行。
[0035] 在一些實施方式中，所述熱處理可在約600°C -約900°C的溫度下進(jìn)行。
[0036] 一些實施方式提供包括用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的正極。
[0037] -些實施方式提供可再充電鋰電池，其包括：所述正極；負(fù)極；和電解質(zhì)。
[0038] 示例性實施方式包括在以下詳細(xì)描述中。
[0039] 通過本文中公開和描述的實施方式，可實現(xiàn)在高的電壓下具有高的容量和改善的 循環(huán)壽命特性、且能夠抑制電壓下降的可再充電鋰電池。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 圖1為根據(jù)本文中公開和描述的實施方式的可再充電鋰電池的示意圖。
[0041] 圖2A和2B為根據(jù)實施例3的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的20000-放 大倍率和40000-放大倍率的掃描電子顯微鏡（SEM)照片。
[0042] 圖3A和3B為根據(jù)對比例2的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的20000-放 大倍率和40000-放大倍率的掃描電子顯微鏡（SEM)照片。
[0043] 圖4和5為根據(jù)實施例4和5的各用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的掃描電 子顯微鏡（SEM)照片。
[0044] 圖6為根據(jù)實施例3的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的X-射線衍射（XRD) 分析圖。
[0045] 圖7為根據(jù)對比例2的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的X-射線衍射（XRD) 分析圖。
[0046] 圖8為顯示包括根據(jù)對比例2和實施例3的正極活性物質(zhì)的可再充電鋰電池單元 的電壓下降特性的圖。
[0047] 圖9為顯示包括根據(jù)對比例2以及實施例4和5的正極活性物質(zhì)的可再充電鋰電 池單元的電壓下降特性的圖。
[0048] 圖10為顯示包括根據(jù)對比例2和實施例6的正極活性物質(zhì)的可再充電鋰電池單 元的電壓下降特性的圖。
[0049] 圖11為顯示包括根據(jù)對比例2以及實施例7和8的正極活性物質(zhì)的可再充電鋰 電池單元的電壓下降特性的圖。
[0050] 圖12為顯示包括根據(jù)對比例2以及實施例9和10的正極活性物質(zhì)的可再充電鋰 電池單元的電壓下降特性的圖。

【具體實施方式】
[0051] 在下文中，詳細(xì)地描述實施方式。然而，這些實施方式是示例性的，且本公開內(nèi)容 不限于此。
[0052] 用作用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的過鋰化的層狀氧化物（0L0)可具有 Li2Mn03和鋰過渡金屬（Ni、Co、Mn等）氧化物的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。在高電壓下的運行期間，所 述0L0實現(xiàn)高的充電和放電容量。然而，在重復(fù)充電和放電時，所述0L0使容量降低且使電 壓下降，因為所述Li 2Mn03和所述鋰過渡金屬氧化物的結(jié)構(gòu)由于鋰的脫嵌而改變。
[0053] 根據(jù)一個實施方式的正極活性物質(zhì)可包括過鋰化的層狀氧化物（0L0)，其中 Li2Mn03和鋰過渡金屬氧化物的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)摻雜有不是Ni、Co或Μη的陽離子元素。
[0054] 在一些實施方式中，摻雜的陽離子元素可在電池的充電和放電期間通過氧化還原 反應(yīng)對電子給予作貢獻(xiàn)，并可抑制Li 2Mn03和Li (Ni/C〇/Mn)02的結(jié)構(gòu)變化且使所述0L0的 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。因此，包括所述摻雜的陽離子元素可有助于提高充電和放電容量以及抑制在重 復(fù)充電和放電時所述0L0的容量降低和結(jié)構(gòu)變化，且因此改善當(dāng)可再充電鋰電池在高的電 壓下運行時可再充電鋰電池的循環(huán)壽命特性。
[0055] 在一些實施方式中，過鋰化的層狀氧化物可由以下化學(xué)式1表示。
[0056] 化學(xué)式1
[0057] LiaNibCocMndMe0 2
[0058] 其中在以上化學(xué)式1中，Μ為如下的陽離子元素：V、Ga、Zr、Mg、Al、Ti、Cr、Fe、W、 Mo、Si、或其組合，優(yōu)選V、Ti、W、Si、或其組合，且甚至更優(yōu)選V。
[0059] 在以上化學(xué)式1的一些實施方式中，1. l〈a〈l. 5,0〈b〈l，0彡c〈l，0〈d〈l，0〈e〈l和 0. 8彡b+c+d+e〈l，且特別是0. 002彡e彡0. 03。e表示陽離子元素的化學(xué)計量比，且當(dāng)e 在所述范圍內(nèi)時，所述0L0的結(jié)構(gòu)可通過在充電和放電期間優(yōu)異的氧化還原反應(yīng)而得以穩(wěn) 定。因此，在高電壓下運行期間，可再充電鋰電池的循環(huán)壽命特性可改善。
[0060] 根據(jù)另一實施方式的正極活性物質(zhì)可包括摻雜有陽離子元素和陰離子元素兩者 的過鋰化的層狀氧化物（0L0)。特別地，所述陽離子元素可在Ni、Co、Μη等的位置處摻雜， 且所述陰離子元素可在氧（〇)的位置處摻雜。
[0061] 當(dāng)陽離子元素?fù)诫s在所述0L0結(jié)構(gòu)內(nèi)的過渡金屬位置中且陰離子元素?fù)诫s在氧 位置中時，所述0L0結(jié)構(gòu)可通過在充電和放電期間優(yōu)異的氧化還原反應(yīng)而得以穩(wěn)定，且因 此，提高充電和放電容量并抑制在重復(fù)充電和放電時的容量降低和結(jié)構(gòu)變化，且結(jié)果，抑制 電壓下降以及改善當(dāng)可再充電鋰電池在高電壓下運行時的循環(huán)壽命特性。
[0062] 特別地，根據(jù)另一實施方式的過鋰化的層狀氧化物可由以下化學(xué)式2表示。
[0063] 化學(xué)式2
[0064] LiaNibCocMndMe0 2_fM' f
[0065] 在以上化學(xué)式2的一些實施方式中，Μ為如下的陽離子元素：V、Ga、Zr、Mg、Al、Ti、 Cr、Fe、W、Mo、Si、或其組合，優(yōu)選V、Ti、W、Si、或其組合，和甚至更優(yōu)選V。
[0066] 在以上化學(xué)式2的一些實施方式中，M'為如下的陰離子元素$、5、(：1、81'、或其組 合。
[0067] 在以上化學(xué)式2的一些實施方式中，1. l〈a〈l. 5,0〈b〈l，0彡c〈l，0〈d〈l，0〈e〈l， 0〈f〈l和0· 8彡b+c+d+e〈l，特別地0· 002彡e彡0· 03和0· 01彡f〈l，且更特別地 0. 03 彡 f 彡 0. 07。
[0068] 在一些實施方式中，f表示陰離子元素的化學(xué)計量比，且當(dāng)f在所述范圍內(nèi)時，所 述0L0的結(jié)構(gòu)可通過在充電和放電期間優(yōu)異的氧化還原反應(yīng)而得以穩(wěn)定。因此，不僅可改 善在高電壓下運行期間可再充電鋰電池的循環(huán)壽命特性，而且可抑制可再充電鋰電池的電 壓下降。
[0069] 在一些實施方式中，由以上化學(xué)式1或以上化學(xué)式2表示的過鋰化的層狀氧化物 (0L0)可為具有球形形狀的顆粒。在一些實施方式中，所述顆?？删哂屑s2 μ m-約20 μ m、特 別地約2 μ m-約12 μ m、且更特別地約5 μ m-約12 μ m的平均粒徑（D50)。在本文中，平均粒 徑（D50)表示在顆粒分布中對應(yīng)于所有顆粒的50體積％的顆粒的直徑。當(dāng)平均粒徑（D50) 在所述范圍內(nèi)時，由于高的片（pellet)密度（0L0的裝填密度）且沒有粒子（particulate) (包括聚集體和非常細(xì)的顆粒）形成，對于電極板加工性是有利的。平均粒徑（D50)可通過 如下得到：將約〇. 5g 0L0分散在約10ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射程序 下對其進(jìn)行測量。
[0070] 在一些實施方式中，由以上化學(xué)式1表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0)可根據(jù)下 列方法制備，其包括：
[0071] 將鎳（Ni)源、錳（Μη)源和陽離子摻雜材料（M)源混合以獲得源混合物；將所述源 混合物分散以獲得分散的材料；將所述分散的材料干燥以獲得陽離子摻雜的前體；將所述 陽離子摻雜的前體和鋰（Li)源混合以獲得混合物；和熱處理所述混合物以獲得由以上化 學(xué)式1表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0)。
[0072] 在一些實施方式中，由以上化學(xué)式2表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0)可根據(jù)下 列方法制備，其包括：
[0073] 將鎳（Ni)源、錳（Μη)源和陽離子摻雜材料（M)源混合以獲得源混合物；將所述源 混合物分散以獲得分散的材料；將所述分散的材料干燥以獲得陽離子摻雜的前體；將所述 陽離子摻雜的前體、鋰（Li)源和陰離子摻雜材料（Μ'）源混合以獲得混合物；和熱處理所述 混合物。
[0074] 不同于制備過渡金屬的共沉積前體并將所述共沉積前體與陽離子摻雜材料源混 合的方法，根據(jù)一個實施方式，過渡金屬源可與陽離子摻雜材料源混合以獲得其中過渡金 屬和摻雜材料均勻地混合的前體。因此，一次顆粒可更均勻地生長。
[0075] 在一些實施方式中，混合的源混合物可通過進(jìn)一步混合鈷（Co)源獲得。
[0076] 在一些實施方式中，所述鎳（Ni)源、錳（Μη)源、鈷（Co)源可為包括Ni、Μη和Co 各金屬的乙酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物、氧化物、硫酸鹽等，但不限于此。
[0077] 在一些實施方式中，所述陽離子摻雜材料（M)源可為包括陽離子元素的硝酸鹽、 氧化物、氯化物、酸銨等，但不限于此。
[0078] 在一些實施方式中，所述鋰（Li)源可為碳酸鋰、乙酸鋰、氫氧化鋰等。
[0079] 在一些實施方式中，所述陰離子摻雜材料（M'）源可為LiF等，但不限于此。
[0080] 在一些實施方式中，基于所述源混合物的總量，所述陽離子摻雜材料（M)源可以 約0. 1摩爾％ -約3摩爾％、約0. 2摩爾％ -約3摩爾％、約0. 5摩爾％ -約3摩爾％或約 1摩爾-約3摩爾％且特別地約0. 5摩爾％ -約1摩爾％的量混合。當(dāng)所述陽離子摻雜材 料（M)源在所述范圍內(nèi)混合時，所述0L0的結(jié)構(gòu)可通過在充電和放電期間優(yōu)異的氧化還原 反應(yīng)而得以穩(wěn)定。因此，可再充電鋰電池的充電和放電容量可提高，且在高電壓下運行期間 的可再充電鋰電池的循環(huán)壽命特性可改善。
[0081] 在一些實施方式中，基于100摩爾份的所述源混合物，所述陰離子摻雜材料（M'） 源可以約1摩爾份-約11摩爾份、且特別地約3摩爾份-約9摩爾份的量混合。當(dāng)所述陰 離子摻雜材料（M'）源在所述范圍內(nèi)混合時，所述0L0的結(jié)構(gòu)可通過在充電和放電期間優(yōu)異 的氧化還原反應(yīng)而得以穩(wěn)定。因此，不僅可改善在高電壓下運行期間可再充電鋰電池的循 環(huán)壽命特性，而且可抑制可再充電鋰電池的電壓下降。
[0082] 在一些實施方式中，所述分散可使用研磨方法進(jìn)行。
[0083] 在一些實施方式中，所述研磨方法可非限制地使用球磨機(jī)、珠磨機(jī)等。在一些實施 方式中，所述分散的材料可具有約5nm-約100nm、且特別地約10nm-約50nm的尺寸。當(dāng)所 述分散的材料具有在所述范圍內(nèi)的尺寸時，由于高的片密度且沒有粒子形成，電極加工性 可改善。
[0084] 在一些實施方式中，所述分散可進(jìn)行約1小時至3小時、且特別地約1. 5小時-約 2小時。當(dāng)所述分散在以上時間內(nèi)進(jìn)行時，源混合物和摻雜材料可以非常小的尺寸均勻地分 散且在結(jié)構(gòu)內(nèi)良好地?fù)诫s。
[0085] 在一些實施方式中，所述干燥可使用噴霧干燥方法進(jìn)行。
[0086] 在一些實施方式中，所述噴霧干燥方法可以約5mm/分鐘-約30mm/分鐘、且特 別地約10mm/分鐘 -約15mm/分鐘進(jìn)行。在一些實施方式中，所述噴霧干燥方法可在約 150°C -約300°C、且特別地約200°C -約300°C的溫度下進(jìn)行。當(dāng)所述噴霧干燥方法在所述 速度和溫度范圍內(nèi)進(jìn)行時，過渡金屬源和陽離子摻雜材料源在前體中均勻地混合。因此，所 述摻雜材料可均勻地?fù)诫s在結(jié)晶結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0087] 在一些實施方式中，所述熱處理可在約600°C -約900°C、且特別地約700°C -約 750°C的溫度下進(jìn)行。當(dāng)所述熱處理在所述溫度范圍內(nèi)進(jìn)行時，可獲得優(yōu)異的結(jié)晶性而沒有 雜質(zhì)相。在一些實施方式中，所述熱處理可在空氣或氮氣氣氛下進(jìn)行約5小時-約15小時、 且特別地約10小時-約12小時。
[0088] 在下文中，參照圖1說明包括所述正極活性物質(zhì)的可再充電鋰電池。
[0089] 圖1為顯示根據(jù)一個實施方式的可再充電鋰電池的示意圖。
[0090] 參照圖1，根據(jù)一個實施方式的可再充電鋰電池100包括：包含正極114、面對正極 114的負(fù)極112、介于負(fù)極112和正極114之間的隔板113的電極組件，浸漬隔板113的電 解質(zhì)（未示出），包含所述電極組件的電池殼120,和密封電池殼120的密封部件140。
[0091] 在一些實施方式中，正極114包括集流體和設(shè)置在所述集流體上的正極活性物質(zhì) 層。在一些實施方式中，所述正極活性物質(zhì)層包括正極活性物質(zhì)、粘合劑和任選地導(dǎo)電材 料。
[0092] 在一些實施方式中，所述集流體可為鋁（A1)，但不限于此。
[0093] 所述正極活性物質(zhì)與以上描述的相同。
[0094] 所述粘合劑改善正極活性物質(zhì)顆粒彼此的粘合性質(zhì)以及正極活性物質(zhì)顆粒對集 流體的粘合性質(zhì)。具體實例可為聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、二乙?；w維素、 聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亞乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚 四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丙烯酸酯化的（丙烯酸（類）改性的） 丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂、尼龍等，但不限于此。
[0095] 所述導(dǎo)電材料改善電極的導(dǎo)電性?？墒褂萌魏坞妼?dǎo)性材料作為導(dǎo)電材料，除非其 引起化學(xué)變化。其實例可為如下的一種或多種：天然石墨，人造石墨，炭黑，乙炔黑，科琴黑， 碳纖維，銅、鎳、鋁、銀等的金屬粉末或金屬纖維，和導(dǎo)電聚合物例如聚亞苯基衍生物等。
[0096] 在一些實施方式中，負(fù)極112包括集流體和設(shè)置在負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì) 層。
[0097] 在一些實施方式中，所述負(fù)極集流體可為銅（Cu)箔。
[0098] 在一些實施方式中，所述負(fù)極活性物質(zhì)層可包括負(fù)極活性物質(zhì)、粘合劑、和任選地 導(dǎo)電材料。
[0099] 在一些實施方式中，所述負(fù)極活性物質(zhì)可包括可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的材料、 鋰金屬、鋰合金、能夠摻雜和去摻雜鋰的材料、或過渡金屬氧化物。
[0100] 在一些實施方式中，所述可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的材料可為碳材料，其可為在 鋰離子可再充電電池中的任何通常使用的基于碳的負(fù)極活性物質(zhì)，且其實例可為結(jié)晶碳、 無定形碳、或其混合物。所述結(jié)晶碳可為非成形的、或者板、薄片、球形、或纖維形狀的天然 石墨或人造石墨。在一些實施方式中，所述無定形碳可為軟碳、硬碳、中間相浙青碳化產(chǎn)物、 燒結(jié)焦炭等。
[0101] 所述鋰合金的實例包括鋰和選自如下的金屬或半金屬：Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、 Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、Ba、Ra、Ge、AUPSn。
[0102] 在一些實施方式中，所述能夠摻雜和去摻雜鋰的材料可為Si、Si0x(0〈x〈2)、Si-C 復(fù)合物、Si-Q合金（其中Q為堿金屬、堿土金屬、13-16族兀素、過渡金屬、稀土兀素、或其 組合，且不是Si)、Sn、Sn02、Sn-C復(fù)合物、Sn-R(其中R為堿金屬、堿土金屬、13-16族元素、 過渡金屬、稀土元素、或其組合，且不是Sn)等，且這些的至少一種可與Si0 2混合。Q和R的 具體元素可為 Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc、Re、 Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、（Μ、B、Al、Ga、Sn、In、Tl、Ge、P、As、Sb、 Bi、S、Se、Te、Po、或其組合。
[0103] 在一些實施方式中，所述過渡金屬氧化物可為釩氧化物、鋰釩氧化物等。
[0104] 所述粘合劑改善負(fù)極活性物質(zhì)顆粒彼此的粘合性質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)顆粒對集流 體的粘合性質(zhì)。其實例可為聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙 烯、聚氟乙烯、含亞乙基氧的聚合物、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、 聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丙烯酸酯化的丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂、尼龍等，但不限于此。
[0105] 所述導(dǎo)電材料改善電極的導(dǎo)電性?？墒褂萌魏坞妼?dǎo)性材料作為導(dǎo)電材料，除非其 引起化學(xué)變化。其實例可為基于碳的材料例如天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、 碳纖維等；基于金屬的材料例如銅、鎳、鋁、銀等的金屬粉末或金屬纖維等；導(dǎo)電聚合物例 如聚亞苯基衍生物等；或其混合物。
[0106] 在一些實施方式中，負(fù)極和正極112和114可以如下的方法制造：分別將活性物 質(zhì)、導(dǎo)電材料和粘合劑混合在溶劑中以制備活性物質(zhì)組合物并將所述組合物涂覆在集流體 上。
[0107] 電極制造方法是公知的，且因此在本說明書中不詳細(xì)地描述。所述溶劑包括N-甲 基吡咯烷酮等，但不限于此。
[0108] 在一些實施方式中，所述電解質(zhì)包括非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。
[0109] 所述非水有機(jī)溶劑用作用于傳輸參與電池的電化學(xué)反應(yīng)的離子的介質(zhì)。在一些實 施方式中，所述非水有機(jī)溶劑可選自基于碳酸酯的溶劑、基于酯的溶劑、基于醚的溶劑、基 于酮的溶劑、基于醇的溶劑或非質(zhì)子溶劑。
[0110] 在一些實施方式中，所述基于碳酸酯的溶劑可包括例如碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二 乙酯（DEC)、碳酸二丙酯（DPC)、碳酸甲丙酯（MPC)、碳酸乙丙酯（EPC)、碳酸乙甲酯（EMC)、碳 酸亞乙酯（EC)、碳酸亞丙酯（PC)、碳酸亞丁酯（BC)等。
[0111] 特別地，當(dāng)將鏈狀碳酸酯化合物和環(huán)狀碳酸酯化合物混合時，可提供具有高的介 電常數(shù)和低的粘度的有機(jī)溶劑。當(dāng)使用環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯時，可將所述環(huán)狀碳酸酯 和所述鏈狀碳酸酯以約1:1-1:9的體積比混合在一起。
[0112] 在一些實施方式中，所述基于酯的溶劑可為例如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙 酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁內(nèi)酯、癸內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、甲瓦龍酸內(nèi)酯、己內(nèi)酯 等。所述基于醚的溶劑可為例如二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲 基四氫呋喃、四氫呋喃等，且所述基于酮的溶劑可為環(huán)己酮等。另外，所述基于醇的溶劑可 為乙醇、異丙醇等。
[0113] 在一些實施方式中，所述非水有機(jī)溶劑可單獨地或者以混合物使用，且當(dāng)所述有 機(jī)溶劑以混合物使用時，可根據(jù)期望的電池性能控制混合比。
[0114] 在一些實施方式中，所述非水電解質(zhì)可進(jìn)一步包括過充電抑制劑添加劑例如基于 亞乙基的（基于乙烯的）碳酸酯、焦碳酸酯等。
[0115] 所述鋰鹽溶解在有機(jī)溶劑中，供應(yīng)電池中的鋰離子，基本上運行所述可再充電鋰 電池，和改善在其中的正極和負(fù)極之間的鋰離子傳輸。
[0116] 所述鋰鹽的具體實例可為 LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(S0 3C2F5)2、LiC4F 9S03、 LiC104、LiA102、LiAlCl4、LiN(CxF 2x+1S02) (CyF2y+1S02)(其中 x 和 y 分別為 1-20 的自然數(shù)）、 1^〇1、1^1、1^8((：204) 2 (雙（草酸）硼酸鋰）、或其組合。
[0117] 在一些實施方式中，所述鋰鹽可以范圍為約0. 1M-約2. 0M的濃度使用。當(dāng)在以上 濃度范圍內(nèi)包括所述鋰鹽時，由于最佳的電解質(zhì)傳導(dǎo)性和粘度，電解質(zhì)可具有優(yōu)異的性能 和鋰離子遷移率。
[0118] 在一些實施方式中，隔板113可包括在常規(guī)的鋰電池中通常使用的任何材料，只 要將負(fù)極112與正極114隔開且提供用于鋰離子的傳輸通道。換句話說，隔板113可具有 低的對離子傳輸?shù)淖枇蛢?yōu)異的對電解質(zhì)的浸漬。例如，其可選自玻璃纖維、聚酯、聚乙烯、 聚丙烯、聚四氟乙烯（PTFE)、或其組合。其可具有無紡物或紡織物的形式。例如，基于聚烯 烴的聚合物隔板例如聚乙烯、聚丙烯等主要用于鋰離子電池。為了確保耐熱性或機(jī)械強(qiáng)度， 可使用包括陶瓷組分或聚合物材料的經(jīng)涂覆的隔板。選擇性地，其可具有單層或多層結(jié)構(gòu)。
[0119] 在下文中，參照實施例更詳細(xì)地說明本公開內(nèi)容。然而，這些實施例是示例性的， 且本公開內(nèi)容不限于此。
[0120] 而且，在本公開內(nèi)容中未描述的內(nèi)容可被具有本領(lǐng)域中的知識的人員充分地理解 且將不在此說明。
[0121] if極活件物質(zhì)的制各
[0122] 實施例1
[0123] 將 22. 21g Ni (0Η)2、22· 27g C〇(OH)2、54. 82g Μη304 和 0· 70g NH4V03 的混合源置于 蒸餾水中，并通過使用球磨機(jī)（〇.3_ 21〇2球）將混合物均勻地分散約2小時?；谒龌?合源的總量，以〇. 5摩爾％的量包括NH4V03。分散的材料為約100nm。隨后，以噴霧干燥方法 將所述分散的材料在約245°C和15_/分鐘下噴霧干燥，獲得釩摻雜的前體。然后，以固相 合成方法將61. 78g釩摻雜的前體與38. 22g Li2C03混合。將混合物在空氣氣氛下在750°〇 熱處理10小時，制備正極活性物質(zhì)Li, 17QNiQ. 164C〇Q. 167Μηα 498ν_502。所述正極活性物質(zhì)具有 擁有球形形狀的顆粒，且所述顆粒具有約6μπι的平均粒徑（D50)。平均粒徑（D50)通過如 下得到：將0. 5g正極活性物質(zhì)分散在10ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射程 序下對其測量。
[0124] 實施例2
[0125] 根據(jù)與實施例1相同的方法制備正極活性物質(zhì)，除了 以下之外：使用 22. 06g Ni (0Η)2、22· llgCo(0H)2、54. 44g Μη304和 1. 39g NH4V03 ;基于混合源 的總量，使用1. 〇摩爾％的NH4V03 ;和使用61. 97g釩摻雜的前體和38. 03g Li2C03。所述正 極活性物質(zhì)具有擁有球形形狀的顆粒，且所述顆粒具有約6μπι的平均粒徑（D50)。平均粒 徑（D50)通過如下得到：將0. 5g正極活性物質(zhì)分散在10ml乙醇中并采用平均粒度分析儀 在動態(tài)光散射程序下對其測量。
[0126] 實施例3
[0127] 將 22. 21g Ni (0Η)2、22· 27g C〇(OH)2、54. 82g Μη304 和 1. 39g NH4V03 的混合源置于 蒸餾水中，并通過使用球磨機(jī)（〇.3_ 21〇2球）將混合物均勻地分散約2小時。另外，基于 所述混合源的總量，ΝΗ4ν〇3的量為1. 0摩爾％。分散的材料為約lOOnm。隨后，以噴霧干燥 方法將分散的材料在約245°C和15_/分鐘的速度下噴霧干燥，獲得釩摻雜的前體。然后， 以固相合成方法將62. 06g釩摻雜的前體與36. 86g Li2C03和1. 08g LiF混合。這里，基于 100摩爾％的所述混合源的總量，LiF的量為5摩爾％。將混合物在空氣氣氛下在750°C熱 處理10小時，獲得正極活性物質(zhì)Li 1. 17〇Ν?〇. 162^〇〇. 167^〇_ 495^0. Ol〇l. 95^0. 05 ° 所述正極活性物質(zhì)具 有擁有球形形狀的顆粒，且所述顆粒具有約6μπι的平均粒徑（D50)。平均粒徑（D50)通過 如下得到：將〇. 5g正極活性物質(zhì)分散在10ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射 程序下對其測量。
[0128] 實施例4
[0129] 根據(jù)與實施例3相同的方法制備正極活性物質(zhì)LinNidCo^MridVdOn 卩。.。5，除了以下之外：使用22.218附（0!1)2、22.278(：〇(0!1) 2、54.828]\111304 和0.7(^順4￥03; 基于混合源的總量，使用0. 5摩爾％的NH4V03 ;和在700°C下熱處理混合物。所述正極活性 物質(zhì)具有擁有球形形狀的顆粒，且所述顆粒具有約6 μ m的平均粒徑（D50)。平均粒徑（D50) 通過如下得到：將0. 5g正極活性物質(zhì)分散在10ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光 散射程序下對其測量。
[0130] 實施例5
[0131] 根據(jù)與實施例3相同的方法制備正極活性物質(zhì)LinNidCo^MridVdOn Fa(l5，除了在700°C下熱處理混合物之外。所述正極活性物質(zhì)具有擁有球形形狀的顆粒，且 所述顆粒具有約6 μ m的平均粒徑（D50)。平均粒徑（D50)通過如下得到：將0. 5g正極活 性物質(zhì)分散在l〇ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射程序下對其測量。
[0132] 實施例6
[0133] 將 22. 21g Ni (0Η)2、22· 27g C〇(OH)2、54. 82g Μη304 和 0· 3g Si02 的混合源置于蒸 餾水中，并通過使用球磨機(jī)（〇.3_ 21〇2球）將混合物均勻地分散約2小時。另外，基于所 述混合源的總量，Si02的量為0. 5摩爾％。分散的材料為約lOOnm。隨后，以噴霧干燥方法 將分散的材料在約245°C和15_/分鐘的速度下噴霧干燥，獲得硅摻雜的前體。隨后，以固 相合成方法將62. 06g硅摻雜的前體與36. 86g Li2C03和1. 08g LiF混合。這里，基于100 摩爾％的所述混合源的總量，LiF的量為5摩爾％。將混合物在空氣氣氛下在700°C熱處理 10小時，制備正極活性物質(zhì)LinNic^Coc^Mnc^Si^A^F。.％。所述正極活性物質(zhì)具有 擁有球形形狀的顆粒，且所述顆粒具有約6μπι的平均粒徑（D50)。平均粒徑（D50)通過如 下得到：將0. 5g正極活性物質(zhì)分散在10ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射程 序下對其測量。
[0134] 實施例7
[0135] 將 22. 21g Ni (0Η)2、22· 27g C〇(OH)2、54. 82g Μη304 和 L 16g W03 的混合源置于蒸 餾水中，并通過使用球磨機(jī)（〇.3_ 21〇2球）將混合物均勻地分散約2小時。另外，基于所 述混合源的總量，W03的量為0. 5摩爾％。分散的材料為約lOOnm。隨后，以噴霧干燥方法 將分散的材料在約245°C和15_/分鐘的速度下噴霧干燥，獲得鎢摻雜的前體。然后，以固 相合成方法將62. 06g鎢摻雜的前體與36. 86g Li2C03和1. 08g LiF混合。這里，基于100 摩爾％的所述混合源的總量，LiF的量為5摩爾％。將混合物在空氣氣氛下在700°C熱處理 10小時，制備正極活性物質(zhì)IA. 17QNiQ. 164C〇Q. 所述正極活性物質(zhì)具有擁 有球形形狀的顆粒，且所述顆粒具有約6μπι的平均粒徑（D50)。平均粒徑（D50)通過如下 得到：將0. 5g正極活性物質(zhì)分散在10ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射程序 下對其測量。
[0136] 實施例8
[0137] 根據(jù)與實施例7相同的方法制備正極活性物質(zhì) Fa(l5，除了 以下之外：使用 22.06g Ni(0H)2、22.21g Co(0H)2、54.44g Μη304 和 2.31g W03;基 于所述混合源的總量，使用1. 〇摩爾％的W03 ;和使用62. 26g鎢摻雜的前體、36. 67g Li2C03 和1. 07g LiF。所述正極活性物質(zhì)具有擁有球形形狀的顆粒，且所述顆粒具有約6 μ m的平 均粒徑（D50)。平均粒徑（D50)通過如下得到：將0. 5g正極活性物質(zhì)分散在10ml乙醇中 并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射程序下對其測量。
[0138] 實施例9
[0139] 將 22. 21g Ni (0Η)2、22· 27g C〇(OH)2、54. 82g Μη304 和 0· 4g Ti02 的混合源置于蒸 餾水中，并通過使用球磨機(jī)（〇.3_ 21〇2球）將混合物均勻地分散約2小時。另外，基于所 述混合源的總量，添加0. 5摩爾％的Ti02。分散的材料為約lOOnm。隨后，以噴霧干燥方法 將分散的材料在約245°C和15_/分鐘的速度下噴霧干燥，獲得鈦摻雜的前體。然后，以固 相合成方法將62. 06g鈦摻雜的前體與36. 86g Li2C03和1. 08g LiF混合。這里，基于100 摩爾％的所述混合源的總量，LiF的量為5摩爾％。將混合物在空氣氣氛下在700°C熱處理 10小時，制備正極活性物質(zhì)LinNic^Coc^Mn^Ji^A^F^。所述正極活性物質(zhì)具有 擁有球形形狀的顆粒，且所述顆粒具有約6μπι的平均粒徑（D50)。平均粒徑（D50)通過如 下得到：將0. 5g正極活性物質(zhì)分散在10ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射程 序下對其測量。
[0140] 實施例10
[0141] 根據(jù)與實施例8相同的方法制備正極活性物質(zhì) Fa(l5，除了 以下之外：使用 22.06g Ni(0H)2、22.21g Co(0H)2、54.44g Μη304 和 0.8g Ti02 ;和 基于所述混合源的總量，使用1.0摩爾％的Ti02。所述正極活性物質(zhì)具有擁有球形形狀的 顆粒，且所述顆粒具有約6 μ m的平均粒徑（D50)。平均粒徑（D50)通過如下得到：將0. 5g 正極活性物質(zhì)分散在l〇ml乙醇中并采用平均粒度分析儀在動態(tài)光散射程序下對其測量。
[0142] 對比例1
[0143] 將分別具有約2. 4M的各濃度的各NiS04、C〇S04和MnS04水溶液以20:20:60的摩 爾比混合，向其添加2880ml約7. 5M NaOH水溶液和1600ml約15M NH40H水溶液，并將混合 物在共沉淀器中連續(xù)地混合。將混合物在PH11下在40°C和約700rpm的旋轉(zhuǎn)速度下共沉淀 8小時，獲得（NiyCc^Mnw) (0H)2前體。將前體洗漆，在120°C烘箱中干燥，并過濾，然后， 與Li2C0 3以約1. 0:1. 6的重量比混合。將所獲得的混合物置于燒結(jié)容器中并在2°C /分鐘 的速度和900°C下燒結(jié)約10小時，制備正極活性物質(zhì)LinNic^Coc^Mn^cA。
[0144] 對比例2
[0145] 將分別具有約2. 4M的各濃度的各NiS04、C〇S04和MnS04水溶液以20:20:60的摩 爾比混合，向其添加2880ml約7. 5M NaOH水溶液和1600ml約15M NH40H水溶液，并將混合 物在共沉淀器中連續(xù)地混合。將獲得的混合物在PH11下在40°C和約700rpm的速度下共沉 淀8小時，獲得（Ν^ΑομΜπμ) (0H)2前體。將前體洗滌并在120°C烘箱中干燥，然后用手動 混合器與Li2C03和LiF以約60:35:1的重量比混合。將獲得的混合物置于燒結(jié)容器中并在 2°C /分鐘的速度和890°C下燒結(jié)約10小時，制備正極活性物質(zhì) 5^0. 05 °
[0146] 可再充電鋰電池單元的制誥
[0147] 制備92重量％的根據(jù)實施例1-10以及對比例1和2的各正極活性物質(zhì)、4重量％ 的聚偏氟乙烯（PVDF)和4重量％的乙炔黑的混合物，并將混合物分散在N-甲基-2-吡咯 烷酮中，制備漿料。將所述漿料涂覆在15 μ m厚鋁箔上，然后壓制和干燥，制造正極。
[0148] 然后，將多孔聚乙烯隔板插入所述正極和由鋰金屬制成的負(fù)極之間，并在其中注 入電解質(zhì)，制造硬幣型半單元電池。這里，電解質(zhì)是通過如下制備的：將碳酸氟代亞乙酯 (FEC)、碳酸二甲酯（DMC)以55:45的體積比混合，并在混合溶劑中溶解1. 3M LiPF6。
[0149] 評價1: if極活件物質(zhì)的SEM分析
[0150] 通過使用掃描電子顯微鏡（SEM)分析實施例3和對比例2的正極活性物質(zhì)，且結(jié) 果提供在圖2A和2B以及圖3A和3B中。
[0151] 圖2A和2B為根據(jù)實施例3的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的20000-放 大倍率和40000-放大倍率的掃描電子顯微鏡（SEM)照片，且圖3A和3B為根據(jù)對比例2的 用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的20000-放大倍率和40000-放大倍率的掃描電子顯 微鏡（SEM)照片。
[0152] 參照圖2A至3B，根據(jù)一個實施方式的摻雜有陽離子的過鋰化的層狀氧化物具有 球形形狀的二次顆粒，其一次顆粒比對比例2的一次顆粒稍大。特別地，所述過鋰化的層狀 氧化物摻雜有陽離子，但不具有顆粒的形態(tài)變化。
[0153] 另外，通過使用掃描電子顯微鏡（SEM)分析根據(jù)實施例4和5的正極活性物質(zhì)，且 結(jié)果提供在圖4和5中。
[0154] 圖4和5為根據(jù)實施例4和5的各用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的掃描電 子顯微鏡（SEM)照片。
[0155] 參照圖4和5,根據(jù)一個實施方式的摻雜有陽離子的過鋰化的層狀氧化物具有球 形形狀的二次顆粒，其一次顆粒比對比例2的一次顆粒稍大。
[0156] 評價2 : if極活件物質(zhì)的XRD分析
[0157] 進(jìn)行根據(jù)實施例3和對比例2的正極活性物質(zhì)的X-射線衍射（XRD)分析，且結(jié)果 提供在圖6和7中。
[0158] 圖6為根據(jù)實施例3的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的X-射線衍射（XRD) 分析圖，和圖7為根據(jù)對比例2的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的X-射線衍射 (XRD)分析圖。
[0159] 參照圖6和7,根據(jù)一個實施方式的摻雜有陽離子的過鋰化的層狀氧化物摻雜有 陽離子，但清楚地顯示出過鋰化的層狀氧化物的晶體峰，且未檢測到雜質(zhì)相。
[0160] 評價3 :可再充電鋰電池單元的容量特件
[0161] 將根據(jù)實施例1-10和對比例1的各可再充電鋰電池單元在相同條件下充電和放 電，且其容量特性結(jié)果提供在下表1中。
[0162] 通過將所述可再充電鋰電池單元以0. 1C在2. 5V到4. 7V的范圍內(nèi)充電且以0. 1C 放電而進(jìn)行化成過程。這里，通過計算放電容量相對于充電容量的百分比獲得初始效率。
[0163] 表 1
[0164]

【權(quán)利要求】
1. 用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，包括 由下列化學(xué)式1表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0): 化學(xué)式1 LiaNibCocMndMe〇 2 其中， 1.l〈a〈l.5,0〈b〈l，0 彡 c〈l，0〈d〈l，0〈e〈l 和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l，和 Μ為如下的陽離子元素：釩（V)、鎵（Ga)、鋯（Zr)、鎂（Mg)、鋁（A1)、鈦（Ti)、鉻（Cr)、鐵 (Fe)、鎢（W)、鑰（Mo)、硅（Si)、或其組合。
2. 權(quán)利要求1的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其中在以上化學(xué)式1中， 1. l〈a〈l. 5,0〈b〈l，0 彡 c〈l，0〈d〈l，0. 002 彡 e 彡 0· 03,和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l。
3. 用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其包括由下列化學(xué)式2表示的過鋰化的層狀 氧化物（0L0): 化學(xué)式2 LiaNibCocMndMe〇 2-fM，f 其中， 1.l〈a〈l.5,0〈b〈l，0 彡 c〈l，0〈d〈l，0〈e〈l，0〈f〈l 和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l， Μ為如下的陽離子元素：釩（V)、鎵（Ga)、鋯（Zr)、鎂（Mg)、鋁（Al)、鈦（Ti)、鉻（Cr)、鐵 (Fe)、鎢（W)、鑰（Mo)、硅（Si)、或其組合，和 M'為如下的陰離子元素：氟（F)、硫（S)、氯（C1)、溴（Br)、或其組合。
4. 權(quán)利要求3的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其中在化學(xué)式2中，1. l〈a〈l. 5， 0〈b〈l，0 彡 c〈l，0〈d〈l，0. 002 彡 e 彡 0· 03,0· 01 彡 f〈l，和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l。
5. 權(quán)利要求1或3的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其中在以上化學(xué)式2中，Μ 為釩（V)、鈦（Ti)、鎢（W)、硅（Si)、或其組合。
6. 權(quán)利要求1或3的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其中在以上化學(xué)式2中，Μ 為鑰;（V)。
7. 權(quán)利要求1或3的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)，其中所述過鋰化的層狀氧 化物為具有球形形狀的顆粒，和 所述顆粒具有2 μ m-20 μ m的平均粒徑（D50)。
8. 制備權(quán)利要求1-2和5-7任一項的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的方法，包 括 將鎳（Ni)源、錳（Μη)源和陽離子摻雜材料（M)源混合以獲得源混合物； 將所述源混合物分散以獲得分散的材料； 將所述分散的材料干燥以獲得陽離子摻雜的前體； 將所述陽離子摻雜的前體和鋰（Li)源混合以獲得混合物；和 熱處理所述混合物以獲得由下列化學(xué)式1表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0): 化學(xué)式1 LiaNibCocMndMe〇 2 其中， 1.l〈a〈l.5,0〈b〈l，0 彡 c〈l，0〈d〈l，0〈e〈l 和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l，和 Μ為如下的陽離子元素：釩（V)、鎵（Ga)、鋯（Zr)、鎂（Mg)、鋁（Al)、鈦（Ti)、鉻（Cr)、鐵 (Fe)、鎢（W)、鑰（Mo)、硅（Si)、或其組合。
9. 制備權(quán)利要求3-7任一項的用于可再充電鋰電池的正極活性物質(zhì)的方法，包括 將鎳（Ni)源、錳（Μη)源和陽離子摻雜材料（M)源混合以獲得源混合物； 將所述源混合物分散以獲得分散的材料； 將所述分散的材料干燥以獲得陽離子摻雜的前體； 將所述陽離子摻雜的前體、鋰（Li)源和陰離子摻雜材料（Μ'）源混合以獲得前體混合 物；和 熱處理所述前體混合物以獲得由下列化學(xué)式2表示的過鋰化的層狀氧化物（0L0): 化學(xué)式2 LiaNibCocMndMe〇 2-fM，f 其中， 1.l〈a〈l.5,0〈b〈l，0 彡 c〈l，0〈d〈l，0〈e〈l，0〈f〈l 和 0· 8 彡 b+c+d+e〈l， Μ為如下的陽離子元素：釩（V)、鎵（Ga)、鋯（Zr)、鎂（Mg)、鋁（Al)、鈦（Ti)、鉻（Cr)、鐵 (Fe)、鎢（W)、鑰（Mo)、硅（Si)、或其組合，和 M'為如下的陰離子元素：氟（F)、硫（S)、氯（C1)、溴（Br)、或其組合。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中基于100摩爾份的所述源混合物，以1摩爾份-11摩爾份 的量包括所述陰離子摻雜材料（M'）源。
11. 權(quán)利要求8或9的方法，其中混合以獲得源混合物進(jìn)一步包括混合鈷（Co)源。
12. 權(quán)利要求8或9的方法，其中基于所述源混合物的總量，所述陽離子摻雜材料（M) 源以0. 1摩爾％ -3摩爾％的量混合。
13. 權(quán)利要求8或9的方法，其中所述分散使用研磨方法進(jìn)行。
14. 權(quán)利要求8或9的方法，其中所述干燥使用噴霧干燥方法進(jìn)行。
15. 權(quán)利要求8或9的方法，其中所述熱處理在600-900°C的溫度下進(jìn)行。
16. 包括根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項的正極活性物質(zhì)的正極。
17. 可再充電鋰電池，包括 包括根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項的正極活性物質(zhì)的正極； 負(fù)極；和 電解質(zhì)。
【文檔編號】H01M4/505GK104282879SQ201410315857
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】俞炳龍, 宋在爀, 樸晙皙, A.卡佩魯, 金昶昱, 劉容贊, 姜鐥湖 申請人:三星Sdi株式會社