CN102280633A - 正极活性材料、其制造方法和使用其的可充电锂电池 - Google Patents

正极活性材料、其制造方法和使用其的可充电锂电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102280633A
CN102280633A CN2011101629801A CN201110162980A CN102280633A CN 102280633 A CN102280633 A CN 102280633A CN 2011101629801 A CN2011101629801 A CN 2011101629801A CN 201110162980 A CN201110162980 A CN 201110162980A CN 102280633 A CN102280633 A CN 102280633A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positive electrode
electrode active
active materials
raw material
chemical formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101629801A
Other languages
English (en)
Inventor
宋有美
朴度炯
权善英
金志炫
金民汉
金景眩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020110024565A external-priority patent/KR101330613B1/ko
Application filed by Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of CN102280633A publication Critical patent/CN102280633A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00—Compounds of manganese
    • C01G45/12—Manganates manganites or permanganates
    • C01G45/1221—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof
    • C01G45/1228—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type [MnO2]n-, e.g. LiMnO2, Li[MxMn1-x]O2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00—Compounds of cobalt
    • C01G51/40—Cobaltates
    • C01G51/42—Cobaltates containing alkali metals, e.g. LiCoO2
    • C01G51/44—Cobaltates containing alkali metals, e.g. LiCoO2 containing manganese
    • C01G51/50—Cobaltates containing alkali metals, e.g. LiCoO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(CoxMn1-x)O2, Li(MyCoxMn1-x-y)O2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00—Compounds of nickel
    • C01G53/40—Nickelates
    • C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • C01G53/44—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
    • C01G53/50—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/88—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by thermal analysis data, e.g. TGA, DTA, DSC
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/32—Thermal properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/42—Magnetic properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于锂可充电电池的正极活性材料及其制备方法和使用该正极活性材料的锂可充电电池，所述正极活性材料用下面的化学式1表示，并且所述正极活性材料在大于或等于居里温度的温度下具有大约2.4μB/mol或更大的有效磁矩。化学式1：LiaMeO2。在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。所述正极活性材料可以具有大约
Figure DSA00000519769700011
或更大的正极活性材料的a轴晶格常数，并可以具有大约
Figure DSA00000519769700012
或更大的正极活性材料的c轴晶格常数。在化学式1中，Li与Me的摩尔比可以在从大约0.90至大约1.2的范围内。

Description

正极活性材料、其制造方法和使用其的可充电锂电池
技术领域
本公开涉及一种用于可充电锂电池的正极活性材料、一种包括该正极活性材料的可充电锂电池和一种制造该正极活性材料的方法。
背景技术
近来，由于便携式电子设备的尺寸减小和重量下降，因此需要开发用在便携式电子设备中的具有高性能和大容量的电池。
电池利用正极和负极的电化学反应材料(在下文中简称为“活性材料”)来产生电力。锂离子在正极和负极处嵌入/脱嵌的过程中，锂可充电电池由于化学势的变化产生电能。
锂可充电电池利用用于正极活性材料和负极活性材料的可逆地嵌入或脱嵌锂离子的材料，并且包含位于正极和负极之间的有机电解质或聚合物电解质。
对于可充电锂电池的正极活性材料，已经研究了诸如LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2(0＜x＜1)、LiMnO2等的复合金属氧化物。
基于锰的正极活性材料(例如LiMn2O4和LiMnO2)容易合成，比其它材料成本低，与其它活性材料相比具有优良的热稳定性，并且对环境友好。然而，这些基于锰的材料具有相对低的容量。
LiCoO2具有良好的导电率、大约3.7V的高单体电池电压、优良的循环寿命、优良的稳定性和优良的放电容量，因此成为目前商业化的典型材料。然而，LiCoO2如此昂贵，使得LiCoO2占了电池成本的超过30％，因此LiCoO2会失去价格竞争力。
另外，LiNiO2在上述正极活性材料中具有最高的放电容量，但是LiNiO2难以合成。此外，由于镍被高度氧化，所以LiNiO2会劣化电池和电极的循环寿命，并且会具有严重的自放电和可逆性劣化的问题。此外，LiNiO2会由于稳定性不足而难以商业化。
发明内容
示例性实施例提供了一种用于可充电锂电池的正极活性材料以及制造该正极活性材料的方法，所述正极活性材料是经济的，并且具有良好的稳定性、高容量、提高的导电率和/或高倍率特性。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于可充电锂电池的正极活性材料，所述正极活性材料用下面的化学式1表示，并且所述正极活性材料在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2.4μB/mol或更大的有效磁矩。
化学式1
LiaMeO2
在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
所述正极活性材料可以具有大约
Figure BSA00000519770000021
或更大的正极活性材料的a轴晶格常数，并且可以具有大约或更大的正极活性材料的c轴晶格常数。
在化学式1中，Li与Me的摩尔比可以在从大约0.9至大约1.2的范围内。
在化学式1中，x、y、z和k也可以为0.55≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.25，0≤k≤0.1，并且x+y+z+k＝1。
y和z可以相同。
在化学式1中，Li与Me的摩尔比也可以在从大约0.97至大约1.05的范围内。
在化学式1中，Li与Me的摩尔比也可以在从大约0.98至1.02的范围内。
在假设Li原子可以100％填充正极活性材料的所有Li位的情况下，Li位中存在的Li原子的比例在从大约98％至大约100％的范围内。
可以通过在大于等于大约800℃且小于大约900℃的温度下烧结复合过渡元素前驱体和锂化合物来制备所述正极活性材料。
根据本公开的另一方面，提供了一种可充电锂电池，所述可充电锂电池包括正极、负极和电解质，其中，所述正极包括集流体和设置在集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括用下面的化学式1表示的正极活性材料，其中，所述正极活性材料在可充电锂电池放电后，在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2.0μB/mol或更大的有效磁矩。
化学式1
LiaMeO2
在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
所述正极活性材料可以具有大约
Figure BSA00000519770000031
或更大的正极活性材料的a轴晶格常数，并且可以具有大约
Figure BSA00000519770000032
或更大的正极活性材料的c轴晶格常数。
在化学式1中，Li与Me的摩尔比可以在从大约0.9至大约1.2的范围内。
在化学式1中，x、y、z和k也可以为0.55≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.25，0≤k≤0.1，并且x+y+z+k＝1。
y和z可以相同。
在化学式1中，上述化学式1的Li与Me的摩尔比也可以在从大约0.97至大约1.05的范围内。
在化学式1中，Li与Me的摩尔比也可以在从大约0.98至大约1.02的范围内。
在假设Li原子可以100％填充正极活性材料的所有Li位的情况下，Li位中存在的Li原子的比例在从大约98％至大约100％的范围内。
可以通过在大于等于大约800℃且小于大约900℃的温度下烧结复合过渡元素前驱体和锂化合物来制备所述正极活性材料。
所述电解质可以包括非水有机溶剂和锂盐。
根据本公开的又一方面，包括一种制备用于可充电锂电池的正极活性材料的方法，所述方法包括以下步骤：a)准备反应器；b)将复合过渡元素前驱体和锂化合物的混合物放入反应器中；以及c)烧结放入所述反应器中的所述混合物，其中，烧结温度在大于等于大约800℃且小于大约900℃之间的范围；通过下面的化学式1表示所述正极活性材料；所述正极活性材料在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2.4μB/mol或更大的有效磁矩。
化学式1
LiaMeO2
在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
所述正极活性材料可以具有大约
Figure BSA00000519770000041
或更大的正极活性材料的a轴晶格常数，并且可以具有大约
Figure BSA00000519770000042
或更大的正极活性材料的c轴晶格常数。
化学式1中的Li与Me的摩尔比可以在从大约0.9至大约1.2的范围内。
可以通过使Ni原料、Co原料和Mn原料反应来制备所述复合过渡元素前驱体，在Ni原料的情况下，当包括Ni原料和杂质的原料的总量假设为100wt％时，Ni原料中的Fe杂质的量不大于大约0.002wt％，且Ni原料中的Co杂质的量不大于大约0.001wt％。在Co原料的情况下，当包括Co原料和杂质的原料的总量假设为100wt％时，Co原料中的Fe杂质的量不大于大约0.0005wt％，Cu的量不大于大约0.0003wt％，Si的量不大于大约0.0025wt％，且Na的量不大于大约0.0015wt％。在Mn原料的情况下，当包括Mn原料和杂质的原料的总量假设为100wt％时，Mn原料中的Fe的量不大于大约0.0005wt％，Mn原料中的Ca的量不大于大约0.01wt％，Na的量不大于大约0.01wt％，且Mn原料中的K的量不大于大约0.01wt％。
在化学式1中，上述化学式1的Li与Me的摩尔比也可以在从大约0.97至大约1.05的范围内。
在化学式1中，Li与Me的摩尔比也可以在从大约0.98至1.02的范围内。
在b)步骤中，可以按照所述反应器的大约40体积％至大约70体积％的量放入混合物。
所述正极活性材料是经济的、稳定的并且具有高容量以及提高的导电率，并可以提供高倍率特性。
附图说明
通过参考以下结合附图考虑时的详细描述，本发明变得更易于理解，同时对本发明的更完整的认识和本发明的许多附随的优点将变得易于显而易见，在附图中，相同的标号指示相同或类似的组件，其中：
图1是示出示例1、示例1-1、对比示例1的化合物的磁化率相对于温度的图。
图2是将磁化率的倒数近似为相对于温度的线性函数的图。
图3是根据本公开实施例的可充电锂电池的典型结构的示意图。
图4是示出根据本发明一个实施例的正极活性材料的制备的流程图。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本公开的示例性实施例。然而，这些实施例仅是示例性的，并且本公开不限于此。
根据一个实施例，用于可充电锂电池的正极活性材料用下面的化学式1表示，该正极活性材料在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2.4μB/mol或更大的有效磁矩。
化学式1
LiaMeO2
在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
在本说明书中，所述有效磁矩是利用约瑟夫森结(参见例如Phys.Lett.，251(1962))测量的材料的本征磁特性。每种材料具有唯一的磁特性，并且磁特性根据从外部施加的磁场或温度而改变，通过上述方法测量这种改变。
在本说明书中使用上述方法的条件如下。
测量温度在从大约5K至大约380K的范围，施加的磁场是100 Oe，冷却方法是零场冷却(ZFC)方法(即，在没有磁场的情况下的冷却方法)和/或在存在磁场的情况下的加场冷却(FC)方法。
根据一个实施例，测量设备可以为磁性测量系统(MPMS)。
正极活性材料在大约大于或等于居里温度的温度下可以具有大约2.4μB/mol或更大的有效磁矩。在另一个实施例中，正极活性材料在大约大于或等于居里温度的温度下可以具有大约2.43μB/mol或更大的有效磁矩，具体地具有大约5.0μB/mol或小于大约5.0μB/mol的有效磁矩。满足该范围的有效磁矩意味着正极活性材料的每种元素属于每个位。
居里温度是指材料失去磁特性的温度。换而言之，居里温度是原子的热能变成与磁矩的结合能相同的温度。因此，在大于或等于居里温度的温度下磁矩大体上不结合，从而材料变为具有顺磁特性。
当正极活性材料处于顺磁状态下时，有效磁矩可以为大约2.4μB/mol或更大。在居里温度的描述中示出了正极活性材料可以为顺磁状态的原因。简而言之，在大于或等于居里温度的温度下，有效磁矩可以具有预定值。
当利用具有上述范围的有效磁矩的正极活性材料制造可充电锂电池时，制造的可充电锂电池可以具有优良的充电和放电特性。当针对Ni2+Co3+Mn4+测量有效磁矩时，即，在用化学式1表示的k为0的正极活性材料中，难以具有大于大约2.472μB/mol的有效磁矩。用化学式1表示的k为0的正极活性材料可以具有从大约2.4μB/mol至大约2.472μB/mol范围的有效磁矩。
为了制备具有上述范围的有效磁矩的正极活性材料，需要控制由前驱体制备正极活性材料时的反应条件。反应条件包括烧结温度、冷却速度和原料的基于组成的纯度。可以通过适当地控制上述条件来制备具有所述有效磁矩的正极活性材料，并且可以采用所述正极活性材料来制造具有优良的电池特性的可充电锂电池。
正极活性材料可以具有大约
Figure BSA00000519770000061
或更大的a轴晶格常数，以及大约
Figure BSA00000519770000062
或更大的c轴晶格常数。当晶格常数满足该范围时，离子容易迁移。a轴晶格常数可以小于大约
Figure BSA00000519770000063
c轴晶格常数可以小于大约
上述化学式1的Li与Me的摩尔比(Li/Me)可以在从大约0.9至大约1.2的范围。当摩尔比落入上述范围内时，可以提高电池的容量。根据一个实施例，Li与Me的摩尔比(Li/Me)可以在从大约0.97至大约1.05的范围或者从大约0.98至大约1.02的范围。
在Li原子100％填充了正极活性材料中的所有Li位的情况下，存在于Li位中的Li原子的比例可以在从大约98％至大约100％的范围内。即，Me中的一种可以代替Li以大约2％存在。
根据一个实施例，存在于Li位中的Li原子的比例可以在从大约99％至大约100％的范围内。
在上述化学式1中，x可以在0.55≤x≤0.65的范围内，y可以在0.15≤y≤0.25的范围内，z可以在0.15≤z≤0.25的范围内，其中，0≤k≤0.1，并且x+y+z+k＝1。此外，k可以为0，并且Ni、Co和Mn的摩尔比可以为Ni∶Co∶Mn＝6∶2∶2。该范围是超出传统的普通三元正极活性材料的范围的范围，因此，可以改善电池特性，例如电池容量、电压保持率、循环特性等。
根据一个实施例，y和z可以相同。换而言之，Co和Mn的摩尔比可以相同。在这种情况下，可以提供可以改善电池容量、循环寿命、稳定性等的正极活性材料。
k可以在0≤k≤0.1的范围内。换而言之，正极活性材料可以掺杂有Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。通过适当地控制掺杂，可充电锂电池可以获得高效率特性和增加的初始容量。
可以通过在大于等于大约800℃且小于大约900℃的范围的温度下烧结复合过渡元素前驱体和锂化合物来制备正极活性材料。根据一个实施例，该温度可以在从大约850℃至890℃的范围内。该温度范围低于普通的烧结温度范围。当在该范围内执行烧结时，可以在最佳地控制活性材料的颗粒形状的同时，将电池容量最大化。
另外，烧结时间可以长于或等于大约5小时。根据一个实施例，烧结时间可以长于或等于大约8小时。
如果通过共沉淀反应来制备过渡元素前驱体，则反应条件可以如下。
共沉淀反应时间可以在从大约8小时至大约10小时的范围内，反应温度可以在从大约30℃至大约50℃的范围内。搅拌速度可以在从大约500rpm至大约900rpm的范围内，或者在从大约600rpm至大约700rpm的范围内。反应条件可以使复合过渡元素前驱体具有合适的共沉淀颗粒直径和颗粒形状。
此外，反应器内的复合过渡元素前驱体和锂化合物的混合物的量可以为反应器的总体积的大约40体积％至大约70体积％。此外，当反应器的总体积为100体积％时，上述量可以小于或等于大约60体积％。具体地讲，上述量可以小于或等于大约50体积％。在该范围内，在烧结过程中产生的二氧化碳可以被容易地排出，从而制备出均匀形状的正极活性材料。
锂化合物可以是碳酸锂、硝酸锂、乙酸锂、氢氧化锂、水合氢氧化锂、氧化锂或它们的组合。然而，本公开不限于此。
可以通过使Ni原料、Co原料和Mn原料反应来制备复合过渡元素前驱体。Ni原料、Co原料和Mn原料可以为它们的硫酸盐、氯化物或者硝酸盐。可选地，Ni原料、Co原料和Mn原料可以为Ni金属、Co金属或者Mn金属溶解在H2SO4中的溶液。
根据本发明的另一实施例，锂可充电电池包括正极、负极和电解质。正极包括集流体和设置在集流体上的正极活性材料层。正极活性材料层包括用下面的化学式1表示的正极活性材料。该正极活性材料在锂可充电电池放电后，在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2.0μB/mol或更大的有效磁矩。
化学式1
LiaMeO2
在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
正极包括集流体和形成在集流体上的正极活性材料层。正极活性材料层可以包括正极活性材料。
在可充电锂电池放电后，正极活性材料的有效磁矩可以为大约2.0μB/mol或更大。这是低于针对正极活性材料本身测量的数字的数字。这是因为当采用正极活性材料制造电池并且电池单体经历充电/放电循环时，发生一些Li未从负极返回的不可逆现象。在放电之后，有效磁矩可以为大约2.1μB/mol或更大。
由于正极活性材料的描述与本公开前面实施例中的描述相同，因此可以在此省略正极活性材料的描述。
根据本发明的又一实施例，一种制备用于可充电锂电池的正极活性材料的方法包括：a)准备反应器；b)将复合过渡元素前驱体和锂化合物的混合物放入反应器中；c)烧结放入反应器中的混合物，其中，烧结温度在大于等于大约800℃且小于大约900℃之间的范围内。通过下面的化学式1表示该正极活性材料，正极活性材料在大约大于或等于居里温度的温度下具有大约2.4μB/mol或更大的有效磁矩。
化学式1
LiaMeO2
在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
对于上述化学式1和正极活性材料，由于它们与在本公开的前面实施例中描述的化学式1和正极活性材料相同，所以在此将省略对它们的描述。
通过使Ni原料、Co原料和Mn原料反应来制备复合过渡元素前驱体。在Ni原料的情况下，当包括Ni原料和杂质的原料的总量假设为100wt％时，Fe的量不大于大约0.002wt％，Co的量不大于大约0.001wt％。在Co原料的情况下，当包括Co原料和杂质的原料的总量假设为100wt％时，Fe的量不大于大约0.0005wt％，Cu的量不大于大约0.0003wt％，Si的量不大于大约0.0025wt％，Na的量不大于大约0.0015wt％。在Mn原料的情况下，包括Mn原料和杂质的原料的总量假设为100wt％，Fe的量不大于大约0.0005wt％，Ca的量不大于大约0.01wt％，Na的量不大于大约0.01wt％，K的量不大于大约0.01wt％。如上述范围中所示，当控制例如Fe、Cu、Si、Ca、Na和K的杂质的量时，可以有效地获得上述有效磁矩。
复合过渡元素前驱体可以为复合过渡元素前驱体氢氧化物。
根据制备方法，可以在大于等于大约800℃且小于大约900℃之间的温度下烧结复合过渡元素前驱体和锂化合物。根据一个实施例，烧结温度可以在从大约850℃至大约890℃的范围。该温度范围可以低于普通的烧结温度范围。当在该范围内执行烧结时，可以在最佳地控制活性材料的颗粒形状的同时，将电池容量最大化。另外，烧结时间可以长于或等于大约5小时。根据一个实施例，烧结时间可以长于或等于大约8小时。
在b)步骤中，可以按照反应器的大约40体积％至大约70体积％的量放入混合物。在一个实施例中，当反应器的总体积为100体积％时，所述混合物可以为小于或等于大约60体积％的量。在另一实施例中，所述混合物可以为小于或等于大约50体积％。
在该范围内，可以提供具有上述范围的有效磁矩的正极活性材料。当按照小于40体积％的量放入混合物时，通常在制造效率方面不是优选的。
正极活性材料层包括粘结剂和导电材料。
粘结剂提高正极活性材料颗粒彼此间的结合性能和正极活性材料颗粒与集流体的结合性能。粘结剂的示例包括从由聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等组成的组中选择的至少一种，但不限于此。
包括导电材料来提高电极导电率。可使用任何导电材料作为该导电材料，除非它引起化学变化。导电材料的示例包括天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、包括铜、镍、铝、银等的金属粉或金属纤维、聚亚苯基衍生物或者它们的混合物。
集流体可以是Al，但是不限于此。
负极包括集流体和设置在集流体上的负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料。
负极活性材料包括可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料、锂金属、锂金属合金、能够掺杂/脱掺杂锂的材料或过渡金属氧化物。
能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料包括基于碳的材料。基于碳的材料可以是锂离子可充电电池中的任何通常使用的基于碳的负极活性材料。碳材料的示例包括结晶碳、非晶碳或它们的混合物。结晶碳可以是任意形状的，或者可以是片形的、薄片形的、球形的或纤维状的天然石墨或人造石墨。非晶碳可以是软碳、硬碳、中间相沥青碳化物、煅烧焦等。
锂金属合金的示例包括锂以及选自于由Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、In、Zn、Ba、Ra、Ge、Al和Sn组成的组的金属。
能够掺杂/脱掺杂锂的材料的示例包括Si、SiOx(0＜x＜2)、Si-Y合金(其中，Y是选自于由碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、15族元素、16族元素、过渡元素、稀土元素和它们的组合组成的组的元素，并且不是Si)、Sn、SnO2、Sn-Y合金(其中，Y是选自于由碱金属、碱土金属、13族元素、14族元素、15族元素、16族元素、过渡元素、稀土元素和它们的组合组成的组的元素，并且不是Sn)或它们的混合物。可以将这些材料中的至少一种与SiO2混合。元素Y可以选自于由Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、S g、Tc、Re、Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Ti、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po和它们的组合组成的组。
过渡金属氧化物的示例包括钒氧化物、锂钒氧化物等。
负极活性材料层包括粘结剂，并可选地包括导电材料。
粘结剂提高负极活性材料颗粒彼此间的结合性能和负极活性材料颗粒与集流体的结合性能。粘结剂的示例包括从由聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等组成的组中选择的至少一种，但不限于此。
包括导电材料来提高电极导电率。可使用任何导电材料作为该导电材料，除非它引起化学变化。导电材料的示例包括天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、包括铜、镍、铝、银等的金属粉或金属纤维、聚亚苯基衍生物或者它们的混合物。
集流体可以选自于由铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜、覆有导电金属的聚合物基底或它们的组合组成的组。
集流体可以是Al，但不限于此。
负极和正极可以通过包括以下步骤的方法制造：将活性材料、导电材料和粘结剂混合，以提供活性材料组合物；并将该组合物涂覆在集流体上。电极制造方法是公知的，因此在本说明书中不进行详细描述。溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮，但不限于此。
电解质包括非水有机溶剂和锂盐。
非水有机溶剂作为传递参与电池的电化学反应的离子的介质。
非水有机溶剂可以包括碳酸酯类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂或非质子溶剂。碳酸酯类溶剂的示例可以包括碳酸二甲酯(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)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)等。酯类溶剂的示例可以包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯等。醚类溶剂的示例包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等，酮类溶剂的示例包括环己酮等。醇类溶剂的示例包括乙醇、异丙醇等，非质子溶剂的示例包括：腈，例如，R-CN(其中，R为C2至C20直链烃基、支链烃基或环烃基、双键、芳香环或醚键)；酰胺，例如，二甲基甲酰胺；二氧戊环，例如，1，3-二氧戊环；环丁砜等。
非水有机溶剂可以单独地使用或以混合物的形式使用。当以混合物的形式使用有机溶剂时，可以根据期望的电池性能来控制混合比。
碳酸酯类溶剂可以包括环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物。环状碳酸酯和链状碳酸酯以大约1∶1至大约1∶9的体积比混合在一起，当使用该混合物作为非水有机溶剂时，可以增强电解质性能。
另外，本公开的电解质还可以包括碳酸酯类溶剂和芳香烃类溶剂的混合物。碳酸酯类溶剂和芳香烃类溶剂优选地以大约1∶1至大约30∶1的体积比混合在一起。芳香烃类有机溶剂可以由下面的化学式2表示。
化学式2
Figure BSA00000519770000121
这里，R1至R6独立地为氢、卤素、C1至C10烷基、C1至C10卤代烷基或它们的组合。
芳香烃类有机溶剂可以包括从苯、氟代苯、1，2-二氟代苯、1，3-二氟代苯、1，4-二氟代苯、1，2，3-三氟代苯、1，2，4-三氟代苯、氯代苯、1，2-二氯代苯、1，3-二氯代苯、1，4-二氯代苯、1，2，3-三氯代苯、1，2，4-三氯代苯、碘代苯、1，2-二碘代苯、1，3-二碘代苯、1，4-二碘代苯、1，2，3-三碘代苯、1，2，4-三碘代苯、甲苯、氟代甲苯、2，3-二氟代甲苯、2，4-二氟代甲苯、2，5-二氟代甲苯、2，3，4-三氟代甲苯、2，3，5-三氟代甲苯、氯代甲苯、2，3-二氯代甲苯、2，4-二氯代甲苯、2，5-二氯代甲苯、2，3，4-三氯代甲苯、2，3，5-三氯代甲苯、碘代甲苯、2，3-二碘代甲苯、2，4-二碘代甲苯、2，5-二碘代甲苯、2，3，4-三碘代甲苯、2，3，5-三碘代甲苯、二甲苯或它们的组合中选择的至少一种，但是不限于此。
非水电解质还可以包括碳酸亚乙烯酯或下面的化学式3的碳酸亚乙酯类化合物。
化学式3
Figure BSA00000519770000122
这里，R7和R8独立地为氢、卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)或C1至C5氟代烷基，只要R7和R8中的至少一个为卤素、氰基(CN)、硝基(NO2)或C1至C5氟代烷基。
碳酸亚乙酯类化合物包括碳酸二氟代亚乙酯、碳酸氯代亚乙酯、碳酸二氯代亚乙酯、碳酸溴代亚乙酯、碳酸二溴代亚乙酯、碳酸硝基亚乙酯、碳酸氰基亚乙酯或碳酸氟代亚乙酯。可在合适的范围内调节用于改善循环寿命的该添加剂的用量。
锂盐在电池中提供锂离子，并使可充电锂电池的基本操作运行，并且改善锂离子在正极和负极之间的传递。锂盐的示例包括从LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2C2F5)2、Li(CF3SO2)2N、LiN(SO3C2F5)2、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(其中x和y是自然数)、LiCl、LiI和LiB(C2O4)2(二草酸硼酸锂，LiBOB)中选择的至少一种支持盐。可以以0.1M至2.0M的浓度使用锂盐。当以上述浓度范围包含锂盐时，可由于最佳的电解质导电率和粘性而提高电解质性能和锂离子迁移率。
根据需要，可充电锂电池还可以包括在负极和正极之间的分隔件。合适的分隔件材料的示例包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏1，1-二氟乙烯和它们的多层，例如，聚乙烯/聚丙烯双层分隔件、聚乙烯/聚丙烯/聚乙烯三层分隔件和聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层分隔件。
根据分隔件的存在和在电池中使用的电解质的种类，可以将可充电锂电池分为锂离子电池、锂离子聚合物电池和锂聚合物电池。可充电锂电池可以具有各种形状和尺寸，并包括圆柱型、棱柱型或币型电池，并且可以是薄膜电池或者可以在尺寸上相当大。属于本公开的锂离子电池的结构和制造方法在本领域中是公知的。
图3是根据本公开实施例的可充电锂电池的典型结构的示意图。如图3中所示，可充电锂电池1包括电池壳体5、注入电池壳体5中的电解质溶液和密封电池壳体5的密封构件6，其中，电池壳体5容纳正极3、负极2以及设置在正极3和负极2之间的分隔件4。
下面的示例更详细地示出了本公开。然而，这些示例并不应在任何意义上被解释为限制本公开的范围。
示例
示例1：正极活性材料的制备
以分别为25.1g、8.7g和5.2g的量定量地混合NiSO4、CoSO4和MnSO4，并使它们在共沉淀反应器中连续地反应。
这里，在NiSO4的情况下，当包括NiSO4和杂质的原料的量假设为100wt％时，Fe的量不大于大约0.002wt％，且Co的量不大于大约0.001wt％。在CoSO4的情况下，当包括CoSO4和杂质的原料的量假设为100wt％时，Fe的量不大于大约0.0005wt％，Cu的量不大于大约0.0003wt％，Si的量不大于大约0.0025wt％，且Na的量不大于大约0.0015wt％。在MnSO4的情况下，当包括MnSO4和杂质的原料的量假设为100wt％时，Fe的量不大于大约0.0005wt％，Ca的量不大于大约0.01wt％，Na的量不大于大约0.01wt％，且K的量不大于大约0.01wt％。
共沉淀反应用时大约8小时，反应温度为大约40℃，搅拌速度为大约600rpm。
收集作为共沉淀反应的结果产生的过渡元素前驱体氢氧化物，洗涤并且在设置为120℃的烘箱中干燥。将Li2CO3加入到干燥过的过渡元素前驱体氢氧化物中，直到Li/过渡元素的摩尔比变为1.03为止，并使用简单混合器进行混合。
以大约50体积％的体积将混合物放入烧结容器中，以大约2℃/分钟的升温速率升温以在大约890℃的温度下烧结混合物大约10小时，并且以大约2℃/分钟的降温速率降温以冷却所得物，从而制备出正极活性材料。
示例1-1：正极活性材料的制备
以分别为25.1g、8.7g和5.2g的量定量地混合NiSO4、CoSO4和MnSO4，并使它们在共沉淀反应器中连续地反应。
这里，在NiSO4的情况下，当包括NiSO4和杂质的原料的量假设为100wt％时，Fe的量不大于大约0.002wt％，且Co的量不大于大约0.001wt％。在CoSO4的情况下，当包括CoSO4和杂质的原料的量假设为100wt％时，Fe的量不大于大约0.0005wt％，Cu的量不大于大约0.0003wt％，Si的量不大于大约0.0025wt％，且Na的量不大于大约0.0015wt％。在MnSO4的情况下，当包括MnSO4和杂质的原料的量假设为100wt％时，Fe的量不大于大约0.0005wt％，Ca的量不大于大约0.01wt％，Na的量不大于大约0.01wt％，且K的量不大于大约0.01wt％。
共沉淀反应用时大约8小时，反应温度为大约40℃，搅拌速度为大约600rpm。
收集作为共沉淀反应的结果产生的过渡元素前驱体氢氧化物，洗涤并且在设置为120℃的烘箱中干燥。将Li2CO3加入到干燥过的过渡元素前驱体氢氧化物中，直到Li/过渡元素的摩尔比变为1.03为止，并使用简单混合器进行混合。
以大约70体积％的体积将混合物放入烧结容器中，以大约2℃/分钟的升温速率升温以在大约890℃的温度下烧结混合物大约10小时，并且以大约2℃/分钟的降温速率降温以进行冷却，从而制备出正极活性材料。
对比示例1
以分别为25.1g、8.7g和5.2g的量定量地混合NiSO4、CoSO4和MnSO4，并使它们在共沉淀反应器中连续地反应。
共沉淀反应用时大约8小时，反应温度为大约40℃，搅拌速度为大约600rpm。
收集作为共沉淀反应的结果产生的过渡元素前驱体氢氧化物，洗涤并且在设置为120℃的烘箱中干燥。将Li2CO3加入到干燥过的过渡元素前驱体氢氧化物中，直到Li/过渡元素的摩尔比变为1.03为止，并使用简单混合器进行混合。
以大约90体积％的体积将混合物放入烧结容器中，以大约2℃/分钟的升温速率升温以在大约950℃的温度下烧结混合物大约10小时，并且以大约2℃/分钟的降温速率降温以冷却所得物，从而制备出正极活性材料。
示例2：利用示例1的正极活性材料制造半单体电池
通过将根据示例1的正极活性材料、聚偏1，1-二氟乙烯粘结剂和碳导电剂以96∶2∶2的重量比分散在N-甲基吡咯烷酮溶剂中来制备正极浆料。如下制造正极：将正极浆料在铝箔上涂覆大约60μm的厚度，在大约135℃干燥超过大约3小时，并压制干燥的产物。
如下制造币型半单体电池：使用该正极和作为对电极的锂金属，将聚乙烯分隔件设置在正极和对电极之间，并向其中注入电解质溶液。对于电解质溶液，使用其中溶解有1.3M LiPF6的以体积比2∶2∶6制备的碳酸亚乙酯(EC)、碳酸乙甲酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶剂。
示例2-1：利用示例1-1的正极活性材料制造半单体电池
除了使用根据示例1-1制备的正极活性材料代替根据示例1制备的正极活性材料之外，根据与示例2的方法相同的方法来制造币型半单体电池。
对比示例2
除了使用根据对比示例1制备的正极活性材料代替根据示例1制备的正极活性材料之外，根据与示例2的方法相同的方法来制造币型半单体电池。
实验示例
示例1的正极活性材料的XRD分析结果
在以下条件下对根据示例1制备的正极活性材料执行XRD分析。
分析仪：Bruker D8 Advance
分析条件：40kV/40mA，大约10度至大约120度，0.02度/步，连续模式，10s曝光/步(大约15小时)，发散狭缝/防散射狭缝/接收狭缝＝0.5度/0.5度/0.20mm。
程序：DBWS(Cerius2，msi)Fullprof
在下面的表1中示出了分析结果。
表1
Figure BSA00000519770000161
可以看出，示例1的a轴晶格常数和c轴晶格常数落入上述范围内。另外，可以看出，Li与过渡元素的摩尔比落入上述范围内。
磁特性分析(放电之前)
如上所述，用于测量磁特性的条件如下。
测量温度在从大约5K至大约380K的范围内，施加的磁场为大约100Oe，冷却方法是零场冷却(ZFC)方法(即，在没有磁场的情况下的冷却方法)和/或加场冷却(FC)方法(即，在存在磁场的情况下的冷却方法)。
测量设备是磁性测量系统(MPMS)。
在图1和图2中示出了测量结果。
图1是示出示例1、示例1-1、对比示例1的化合物的磁化率根据温度的图。图2是将磁化率的倒数近似为根据温度的线性函数的图。
从图1和图2可以看出，示例1的有效磁矩是2.43μB，示例1-1的有效磁矩是2.4μB。利用具有所述值的示例1和示例1-1的半单体电池的可充电锂电池可以具有优良的充电和放电特性。
磁特性分析(放电之后)
在根据示例2、示例2-1和对比示例2的半单体电池放电之后，根据与放电之前的测量磁特性的方法相同的方法测量正极活性材料的磁特性。结果示出在下面的表2中。
表2
Figure BSA00000519770000162
Figure BSA00000519770000171
电池单体特性
测量根据示例2和示例2-1以及对比示例2制造的半单体电池的特性，测量结果示出在下面的表3中。
表3
Figure BSA00000519770000172
如表3中所示，与对比示例2的循环特性和倍率放电容量相比，示例2和示例2-1的半单体电池显示了提高的循环特性和倍率放电容量。
虽然已经结合当前被视为实际的示例性实施例的内容描述了本公开，但应当理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意图覆盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。因此，上面提到的实施例应该被理解为是示例性的，而不以任何方式构成限制。

Claims (20)

1.一种用于可充电锂电池的正极活性材料，所述正极活性材料包括用下面的化学式1表示的化合物，其中，
所述正极活性材料在大于或等于所述正极活性材料的居里温度的温度下具有2.4μB/mol或更大的有效磁矩，
化学式1
LiaMeO2
其中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料具有或更大的a轴晶格常数，并具有
Figure FSA00000519769900012
或更大的c轴晶格常数。
3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，在化学式1中，0.55≤x≤0.65，0.15≤z≤0.25。
4.根据权利要求3所述的正极活性材料，其中，变量“y”和“z”相同。
5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，在化学式1中，Li与Me的摩尔比在从0.97至1.05的范围内。
6.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，在化学式1中，Li与Me的摩尔比在从0.98至1.02的范围内。
7.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，Li位中的Li原子的比例在从98％至100％的范围内。
8.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，通过在大于等于800℃且小于900℃的温度下烧结前驱体氢氧化物和锂化合物来制备所述正极活性材料。
9.一种可充电锂电池，所述可充电锂电池包括正极、负极和电解质，其中，
所述正极包括集流体和正极活性材料层，所述正极活性材料层包括用下面的化学式1表示的正极活性材料，
放电之后，所述正极活性材料在大于或等于所述正极活性材料的居里温度的温度下具有2.0μB/mol或更大的有效磁矩，
化学式1
LiaMeO2
其中，在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
10.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，所述正极活性材料具有或更大的a轴晶格常数，并具有或更大的c轴晶格常数。
11.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，在化学式1中，0.55≤x≤0.65，0.15≤z≤0.25。
12.根据权利要求11所述的可充电锂电池，其中，变量“y”和“z”相同。
13.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，在化学式1中，Li与Me的摩尔比在从0.97至1.05的范围内。
14.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，在化学式1中，Li与Me的摩尔比在从0.98至1.02的范围内。
15.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，当所述电池被完全放电时，Li位中存在的Li原子的比例在从98％至100％的范围内。
16.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，通过在大于等于800℃且小于900℃的温度下烧结前驱体氢氧化物和锂化合物来制备所述正极活性材料。
17.根据权利要求9所述的可充电锂电池，其中，所述电解质包括非水有机溶剂和锂盐。
18.一种制备用于可充电锂电池的正极活性材料的方法，所述方法包括以下步骤：
a)准备反应器；
b)将复合过渡元素前驱体和锂化合物的混合物放入所述反应器中；以及
c)烧结放入所述反应器中的所述混合物，
其中，烧结温度在大于等于800℃且小于900℃之间的范围；通过下面的化学式1表示所述正极活性材料；所述正极活性材料在大于或等于所述正极活性材料的居里温度的温度下具有2.4μB/mol或更大的有效磁矩，
化学式1
LiaMeO2
其中，在化学式1中，Me为NixCoyMnzM′k，0.45≤x≤0.65，0.15≤y≤0.25，0.15≤z≤0.35，0.9≤a≤1.2，0≤k≤0.1，x+y+z+k＝1，且M′为Al、Mg、Ti、Zr或它们的组合。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，通过使Ni原料、Co原料和Mn原料反应来制备所述复合过渡元素前驱体，以及
在Ni原料的情况下，当包括Ni原料和杂质的原料的总量假设为100wt％时，Ni原料中的Fe杂质的量不大于0.002wt％，且Ni原料中的Co杂质的量不大于0.001wt％；
在Co原料的情况下，当包括Co原料和杂质的原料的总量假设为100wt％时，Co原料中的Fe的量不大于0.0005wt％，Co原料中的Cu杂质的量不大于0.0003wt％，Co原料中的Si杂质的量不大于0.0025wt％，且Co原料中的Na杂质的量不大于0.0015wt％；以及
在Mn原料的情况下，当包括Mn原料和杂质的原料的总量假设为100wt％时，Mn原料中的Fe杂质的量不大于0.0005wt％，Mn原料中的Ca杂质的量不大于0.01wt％，Mn原料中的Na杂质的量不大于0.01wt％，且Mn原料中的K杂质的量不大于0.01wt％。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，在b)步骤中，按照所述反应器的40体积％至70体积％的量放入所述混合物。
CN2011101629801A 2010-06-13 2011-06-10 正极活性材料、其制造方法和使用其的可充电锂电池 Pending CN102280633A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100055741 2010-06-13
KR10-2010-0055741 2010-06-13
KR1020110024565A KR101330613B1 (ko) 2010-06-13 2011-03-18 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법
KR10-2011-0024565 2011-03-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102280633A true CN102280633A (zh) 2011-12-14

Family

ID=44343696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101629801A Pending CN102280633A (zh) 2010-06-13 2011-06-10 正极活性材料、其制造方法和使用其的可充电锂电池

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20110305947A1 (zh)
EP (1) EP2395578A1 (zh)
CN (1) CN102280633A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104282900A (zh) * 2013-07-11 2015-01-14 三星Sdi株式会社 正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池
CN107112526A (zh) * 2014-12-26 2017-08-29 日产自动车株式会社 电气设备
CN110521035A (zh) * 2017-03-29 2019-11-29 住友化学株式会社 钠二次电池用电极活性物质、钠二次电池用电极、钠二次电池和复合金属氧化物的制造方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101608632B1 (ko) 2013-08-20 2016-04-05 주식회사 엘지화학 리튬 복합 전이금속 산화물 제조용 전구체, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬 복합 전이금속 산화물
KR102665408B1 (ko) * 2016-04-15 2024-05-09 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677087A (en) * 1995-04-26 1997-10-14 Japan Storage Battery Co., Ltd. Method for manufacturing positive electrode material for a lithium battery
CN101511737A (zh) * 2006-07-10 2009-08-19 住友化学株式会社 锂复合金属氧化物

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070298512A1 (en) * 2005-04-13 2007-12-27 Lg Chem, Ltd. Material for lithium secondary battery of high performance

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677087A (en) * 1995-04-26 1997-10-14 Japan Storage Battery Co., Ltd. Method for manufacturing positive electrode material for a lithium battery
CN101511737A (zh) * 2006-07-10 2009-08-19 住友化学株式会社 锂复合金属氧化物

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KOSOVA N V ET AL: ""Optimization of Ni2+/Ni3+ ratio in layered Li(Ni,Mn,Co)O2 cathodes for better electrochemistry"", 《JOURNAL OF POWER SOURCES》, vol. 174, no. 2, 6 December 2007 (2007-12-06), pages 965 - 969, XP025917680, DOI: doi:10.1016/j.jpowsour.2007.06.051 *
N.V.KOSOVA ET AL: ""Effect of electronic state of ions on the electrochemical properties of layered cathode materials LiNi1−2xCoxMnxO2"", 《RUSSIAN JOURNAL OF ELECTROCHEMISTRY》, vol. 44, no. 5, 1 May 2008 (2008-05-01), pages 543 - 549, XP055004401, DOI: doi:10.1134/S1023193508050066 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104282900A (zh) * 2013-07-11 2015-01-14 三星Sdi株式会社 正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池
CN104282900B (zh) * 2013-07-11 2018-08-28 三星Sdi株式会社 正极活性物质、其制备方法和包括其的可再充电锂电池
CN107112526A (zh) * 2014-12-26 2017-08-29 日产自动车株式会社 电气设备
CN110521035A (zh) * 2017-03-29 2019-11-29 住友化学株式会社 钠二次电池用电极活性物质、钠二次电池用电极、钠二次电池和复合金属氧化物的制造方法
CN110521035B (zh) * 2017-03-29 2022-08-23 住友化学株式会社 钠二次电池用电极活性物质、钠二次电池用电极、钠二次电池和复合金属氧化物的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2395578A1 (en) 2011-12-14
US20110305947A1 (en) 2011-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100585920C (zh) 可充电锂电池的负极活性材料和可充电锂电池
CN103682416B (zh) 可再充电锂电池、电极组合物和电解质组合物
CN102280637A (zh) 正极活性材料前驱物、正极活性材料和二次锂电池
CN101853965A (zh) 用于可充电锂电池的电解液及可充电锂电池
KR101330613B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법
JP3141858B2 (ja) リチウム遷移金属系ハロゲン化酸化物とその製造方法及びその用途
CN103594692A (zh) 正极活性物质、其制备方法和包括其的可充电锂电池
EP2221903B1 (en) Positive electrode for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
KR101309149B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질의 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차전지
US11489192B2 (en) Lithium secondary battery
US10826064B2 (en) Cathode active material for lithium secondary battery, method for producing same, and lithium secondary battery comprising same
KR101775543B1 (ko) 리튬 이차전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 이용한 리튬 이차전지
CN107437610A (zh) 用于可再充电锂电池的正极和包括其的可再充电锂电池
CN101183737A (zh) 可再充电锂电池
CN109802102A (zh) 用于可再充电锂电池的正极活性材料、包括其的可再充电锂电池和电池模块
KR20160026307A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
CN102280615B (zh) 用于制造正极活性材料的方法和可充电锂电池
CN102280633A (zh) 正极活性材料、其制造方法和使用其的可充电锂电池
KR20160093854A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
US10784499B2 (en) Positive active material for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery including same
CN102479953B (zh) 正极活性材料及其制造方法和可充电锂电池
KR101135491B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JP2008251526A (ja) 非水電解質二次電池および正極
KR20190085356A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
KR20180014962A (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111214