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      正極活性材料及其制備方法與流程

      文檔序號:11161642閱讀:來源:國知局

      技術特征:

      1.一種正極活性材料,所述正極活性材料包含:

      鋰過渡金屬氧化物粒子;

      導電氧化物粒子;和

      復合粒子,

      其中所述導電氧化物粒子包含氧化銻錫(ATO)或者氧化銦錫(ITO)與ATO的混合物,且

      當通過X-射線衍射(XRD)分析測量時,所述導電氧化物粒子和所述復合粒子包含單相峰。

      2.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中所述導電氧化物粒子對所述復合粒子的混合重量比為1:0.01~1:1.5。

      3.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中包含所述導電氧化物粒子和復合粒子的涂層形成在所述鋰過渡金屬氧化物粒子的外表面上。

      4.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中所述導電氧化物粒子和復合粒子被包含在所述鋰過渡金屬氧化物粒子的內(nèi)部,且因此具有:

      其中所述導電氧化物粒子和復合粒子的濃度從所述鋰過渡金屬粒子的表面向所述內(nèi)部減小的濃度梯度,且所述導電氧化物粒子和復合粒子與所述鋰過渡金屬粒子復合以形成復合材料。

      5.根據(jù)權利要求4所述的正極活性材料,其中:

      所述導電氧化物粒子和復合粒子的濃度在所述鋰過渡金屬粒子的外部本體中比在內(nèi)部本體中高至少約20%;且

      所述內(nèi)部本體為所述鋰過渡金屬氧化物粒子的中心和相鄰區(qū)域,且包含所述粒子中過渡金屬原子總數(shù)的約50%。

      6.根據(jù)權利要求4所述的正極活性材料,其中所述導電氧化物粒子和復合粒子被包含在從所述粒子的表面向所述內(nèi)部的方向上在粒子半徑的約0.0001~約80%的厚度范圍內(nèi)。

      7.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中:

      包含所述導電氧化物粒子和復合粒子的涂層形成在所述鋰過渡金屬氧化物粒子的外表面上;且

      所述導電氧化物粒子和復合粒子被包含在所述鋰過渡金屬氧化物粒子的內(nèi)部,因此具有從所述表面向所述內(nèi)部減小的濃度梯度,且與所述鋰過渡金屬粒子復合以形成復合材料。

      8.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中相對于所述正極活性材料的整體,所述導電氧化物粒子的含量為50~30000ppm。

      9.根據(jù)權利要求3或7所述的正極活性材料,其中所述涂層還包含含有鈣(Ca)、鈮(Nb)、鎢(W)、鎂(Mg)、鈦(Ti)、硼(B)、鉬(Mo)、鈧(Sc)或鋯(Zr)中的一種或多種元素的氧化物。

      10.根據(jù)權利要求3或7所述的正極活性材料,其中所述導電氧化物粒子包含平均粒徑為1nm~100nm的導電氧化物粒子。

      11.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中所述復合粒子包含選自氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)、氧化釓摻雜的氧化鈰(GDC)、鍶鎂摻雜鎵酸鑭(LSGM)、錳酸鍶鑭(LSM)、Ca摻雜的氧化鋯或氧化鈣穩(wěn)定的氧化鋯(CSZ)、Sc摻雜的氧化鋯(SSZ)和Ni-YSZ中的任一種或其至少兩種的混合物。

      12.根據(jù)權利要求11所述的正極活性材料,其中氧空位與元素釔(Y)的量成比例地存在。

      13.根據(jù)權利要求11所述的正極活性材料,其中所述YSZ為Zr(1-x)YxO2-x/2(0.01≤x≤0.30)。

      14.根據(jù)權利要求11所述的正極活性材料,其中所述導電氧化物粒子包含ATO且所述復合粒子包含YSZ。

      15.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中所述導電氧化物為以1:0.01~1:1的重量比包含的氧化銦錫和氧化銻錫的混合氧化物。

      16.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中所述氧化銻錫包括由下式1或2表示的化合物中的任一種或其混合物:

      <式1>

      (SnO2)x(Sb2O3)y

      其中,x和y滿足x+y=1,0<y/x≤2,0.6≤x≤0.99,且0.001≤y≤0.2;和

      <式2>

      (SnO2)x(Sb2O5)y

      其中,x和y滿足x+y=1,0<y/x≤2,0.6≤x≤0.99,且0.001≤y≤0.2。

      17.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中所述氧化銦錫包括由下式3或4表示的化合物中的任一種或其混合物:

      <式3>

      (InO2)a(Sb2O3)b

      其中,a和b滿足a+b=1,0<b/a≤2,0.6≤a≤0.99,且0.001≤b≤0.2;和

      <式4>

      (InO2)a(Sb2O5)b

      其中,a和b滿足a+b=1,0<b/a≤2,0.6≤a≤0.99,且0.001≤b≤0.2。

      18.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中所述鋰過渡金屬氧化物粒子包括式5的化合物:

      <式5>

      Li(1+a)Ni(1-b-c)Mn(b)Co(c)M'(s)M"(v)O2

      其中,

      M'包括選自以下中的任一種:銻(Sb)、錫(Sn)、銦(In)、釔(Y)、鋯(Zr)、鑭(La)、鍶(Sr)、鎵(Ga)、鎂(Mg)、錳(Mn)、鈣(Ca)、鈧(Sc)和鎳(Ni),或包括其至少兩種的混合元素,或其氧化物;

      M"包括鈣(Ca)、鈮(Nb)、鎢(W)、鎂(Mg)、鈦(Ti)、硼(B)、鉬(Mo)、鈧(Sc)或鋯(Zr)中的一種或多種元素,或其氧化物;且

      a、b、c、s和v分別滿足0≤a<0.2,0≤b≤0.5,0≤c≤0.5,0≤s≤0.2和0≤v≤0.2。

      19.根據(jù)權利要求18所述的正極活性材料,其中,在式5中,s和v具有從所述鋰過渡金屬氧化物粒子的表面向所述內(nèi)部減小的濃度梯度。

      20.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中所述平均粒徑為3μm~30μm。

      21.根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料,其中在0.5~10mN的壓力下,壓縮強度為10~500MPa。

      22.一種制備正極活性材料的方法,所述方法包括:

      將鋰過渡金屬氧化物粒子、導電氧化物粒子和復合粒子混合;和

      對所述混合粒子進行熱處理,

      其中所述導電氧化物粒子包含氧化銻錫(ATO)或者氧化銦錫(ITO)與ATO的混合物,且

      當通過XRD分析測量時,所述導電氧化物粒子和所述復合粒子包含單相峰。

      23.根據(jù)權利要求22所述的方法,其中:

      所述混合為干混或濕混;且

      將所述導電氧化物粒子和復合粒子涂覆在所述鋰過渡金屬氧化物粒子的表面上。

      24.根據(jù)權利要求23所述的方法,其中經(jīng)由噴涂法形成所述涂層。

      25.根據(jù)權利要求22所述的方法,其中在100℃~1200℃的溫度范圍內(nèi)進行所述熱處理。

      26.根據(jù)權利要求22所述的方法,其中在200℃~800℃的溫度范圍內(nèi)進行所述熱處理。

      27.根據(jù)權利要求26所述的方法,其中,經(jīng)由所述熱處理,所述導電氧化物粒子和復合粒子在所述鋰過渡金屬氧化物粒子的表面上形成作為單層的涂層。

      28.根據(jù)權利要求22所述的方法,其中在600℃~1200℃的溫度范圍內(nèi)進行所述熱處理。

      29.根據(jù)權利要求28所述的方法,其中:

      經(jīng)由所述熱處理,所述導電氧化物粒子和復合粒子被包含在所述鋰過渡金屬氧化物粒子的內(nèi)部,由此具有其中所述導電氧化物粒子和復合粒子的濃度從所述鋰過渡金屬粒子的表面向所述內(nèi)部減小的濃度梯度,且所述導電氧化物粒子和復合粒子與所述鋰過渡金屬粒子復合。

      30.一種正極,所述正極包含根據(jù)權利要求1所述的正極活性材料。

      31.一種鋰二次電池,所述鋰二次電池包含根據(jù)權利要求30所述的正極。

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