CN117430169A - 混合预烧结前体 - Google Patents

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Abstract

本公开提供“混合预烧结前体”。一种制备用于锂离子电池中的正极的材料的方法包括制备包括金属氢氧化物或金属碳酸盐的混合物的新鲜的烧结前体的步骤。在第一含氧气态环境中在第一温度下烧结所述新鲜的烧结前体以形成第一烧结产物。将所述第一烧结产物与新鲜的烧结前体混合以形成第一混合烧结前体。在第二含氧气态环境中在第二温度下烧结所述第一混合烧结前体以形成第二烧结产物。

Description

混合预烧结前体
技术领域
在至少一个方面，提供了一种制作用于锂离子电池中的正极的材料的方法。
背景技术
在锂离子电池中，目标是增加阴极能量密度以提供更高的车辆续航里程和性能。阴极处理涉及多个烧结/煅烧过程，以确保阴极属性(组成、结构、形态、粒度分布和表面纹理)的最佳性能。此外，镍含量高于60％的阴极需要纯氧以使前体适当地转化为锂化过渡金属氧化物。在镍钴锰(NCM)、镍钴铝(NCA)和镍钴锰铝(NCMA)中，前体烧结/煅烧可采取至少三个步骤。
因此，需要增加电池阴极的热稳定性以实现成功的电池电动车辆技术和市场。
发明内容
在至少一个方面，提供了一种制备用于锂离子电池中的正极的材料的方法。所述方法包括制备或获得包括金属氢氧化物或金属碳酸盐的混合物的新鲜的烧结前体的步骤。在第一含氧气态环境中在第一温度下烧结新鲜的烧结前体以形成第一烧结产物。将第一烧结产物与新鲜的烧结前体混合以形成第一混合烧结前体。在第二含氧气态环境中在第二温度下烧结第一混合烧结前体以形成第二烧结产物。
在另一方面，提供了一种制备用于锂离子电池中的正极的材料的方法。所述方法包括制备或获得包括金属氢氧化物和/或金属碳酸盐的混合物的新鲜的烧结前体的步骤。将新鲜的烧结前体提供给多个烧结阶段中的第一烧结阶段，其中每个烧结阶段接收来自前一紧邻烧结阶段的输出作为输入，其中在每个烧结阶段发生烧结。使来自至少烧结阶段的输出与先前烧结阶段的输入混合。
前述发明内容仅是说明性的，并且不意在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下具体实施方式，其他方面、实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
为进一步理解本公开的本质、目标和优点，应参考以下具体实施方式，结合以下附图阅读，其中相同附图标记表示相同的要素，并且在附图中：
图1是制作用于锂离子电池中的正极的烧结材料的方法的流程图。
图2A是具有正极活性材料的正极的示意性横截面，所述正极活性材料包括通过图1的方法形成并涂覆在集电器的一侧上的烧结材料。
图2B是具有正极活性材料的正极的示意性横截面，所述正极活性材料包括通过图1的方法形成并涂覆在集电器的两侧上的烧结材料。
图3是并入有图2A的电极的电池单元的示意性横截面。
图4是并入有图3的电池单元的电池的示意性横截面。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的当前优选组合物、实施例和方法，它们构成了发明人目前已知的实践本发明的最佳模式。附图不一定按比例绘制。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是可以各种形式和替代形式体现的本发明的示例。因此，本文公开的具体细节并不解释为是限制性的，而仅解释为用于本发明的任何方面的代表性基础，和/或解释为教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的代表性基础。
除了在示例中或在另外明确指示的情况下，否则本说明书中指示反应和/或使用的材料量或条件的所有数值量应理解为用词语“约”修饰，以描述本发明最广泛的范围。在所陈述的数值极限内的实践通常是优选的。而且，除非明确陈述为相反：否则当给定的化学结构在化学部分(例如，在芳基、烷基等上)包括取代基时，该取代基归因于涵盖给定结构的更一般的化学结构；百分比、“份数”和比率值均以重量计；术语“聚合物”包括“低聚物”、“共聚物”、“三元共聚物”等；针对任何聚合物提供的分子量是指重量平均分子量；结合本发明针对给定目的合适或优选的一组或一类材料的描述暗示该组或类的成员中的任何两个或更多个的混合物同等地合适或优选；用化学术语对成分的描述是指添加到说明书中指定的任何组合时的成分，并且不一定排除一旦混合后混合物的成分之间的化学相互作用；首字母缩写词或其他缩写词的第一定义适用于本文中具有相同缩写词的所有后续使用，并且进行必要的修改而适用于最初定义的缩写词的常规语法变型；并且，除非明确陈述为相反，否则通过与之前或之后针对同一性质所提及的相同技术来确定属性的度量。
还必须注意，除非上下文另外明确指明，否则如说明书和所附权利要求中所使用，单数形式“一个/种(a/an)”和“所述”包括复数个指示物。例如，以单数形式提及部件意在包括多个部件。
如本文所使用，术语“约”意指所讨论的量或值可能是指定的特定值或其邻域中的某个其他值。通常，表示某个值的术语“约”意在表示在所述值的+/-5％内的范围。作为一个示例，短语“约100”表示100+/-5的范围，即从95至105的范围。通常，当使用术语“约”时，可预期在指示值的+/-5％的范围内可获得根据本发明的相似结果或效果。
如本文所使用的，术语“和/或”意指可存在所述组的要素中的全部或仅一个。例如，“A和/或B”应表示“仅A，或仅B，或A和B两者”。在“仅A”的情况下，所述术语还覆盖不存在B的可能性，即“仅A，但无B”。
还应理解，本发明不限于下文描述的具体实施例和方法，因为具体部件和/或条件当然可能会发生变化。此外，本文所使用的术语仅用于描述本发明的特定实施例的目的，而并不意在以任何方式进行限制。
术语“包含”与“包括”、“具有”、“含有”或“特征在于”同义。这些术语是包括性的和开放式的，并且不排除另外的未叙述的要素或方法步骤。
短语“由……组成”不包括权利要求中未指定的任何要素、步骤或成分。当该短语出现在权利要求的主体的条款中而不是紧接在前序之后，它仅限制该条款中阐述的要素；其他要素不会整体从权利要求中排除。
短语“基本上由……组成”将权利要求的范围限于指定的材料或步骤，加上不会实质上影响所要求保护的主题的一个或多个基本和新颖特性的那些材料或步骤。
短语“由……组成”意指“包括……”或“由……组成”。通常，该短语用于表示物体由材料形成。
相对于术语“包含”、“由……组成”和“基本上由……组成”，在本文中使用这三个术语中的一个的情况下，当前公开和要求保护的主题可包括其他两个术语中的任何一个的使用。
术语“一个或多个”意指“至少一个”，并且术语“至少一个”意指“一个或多个”。术语“一个或多个”和“至少一个”包括“多个”和“多种”作为子集。在改进方案中，“一个或多个”包括“两个或更多个”。
术语“基本上”、“总体上”或“约”在本文可用来描述所公开或要求保护的实施例。术语“基本上”可修饰本公开中公开或要求保护的值或相对特性。在此类实例中，“基本上”可表示其所修饰的值或相对特性在值或相对特性的±0％、0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％或10％内。
还应了解，整数范围明确包括所有中间整数。例如，整数范围1至10明确包括1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。相似地，范围1至100包括1、2、3、4....、97、98、99、100。相似地，当需要任何范围时，作为上限与下限之间的差值除以10的增量的中间数值可被视为替代的上限或下限。例如，如果范围是1.1至2.1，则以下数值1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9和2.0可被选择作为下限或上限。
当提及数字量时，在改进方案中，术语“小于”包括非包括下限，所述下限是“小于”之后指示的数字的5％。例如，“小于20”在改进方案中包括非包括下限1。因此，“小于20”的这种改进方案包括在1至20之间的范围。在另一改进方案中，术语“小于”包括非包括下限，该非包括下限按优先级升序为“小于”之后指示的数字的20％、10％、5％或1％。
术语“正极”意指电池单元电极，当锂离子电池单元或电池放电时，电流从所述电池单元电极流出。有时，“正极”被称为“阴极”。
术语“负极”意指电池单元电极，当锂离子电池单元放电时，电流流入所述电池单元电极。有时，“负极”被称为“阳极”。
术语“单元”或“电池单元”意指由至少一个正极、至少一个负极、电解质和分隔膜制成的电化学电池单元。
术语“电池”或“电池组”意指由至少一个电池单元制成的蓄电装置。在改进方案中，“电池”或“电池组”是由多个电池单元制成的蓄电装置。
术语“比容量”意指阳极活性物质的每单位质量的容量。比容量的单位为毫安小时/克(mAh/g)。
缩略语：
“BEV”意指电池电动车辆。
图1提供制备用于锂离子电池的正极的材料的方法的流程图。在步骤a)中，通过本领域已知的制备用于锂离子电池正极的金属氢氧化物和碳酸盐的方法来制备新鲜的烧结前体10。因此，这些新鲜的烧结前体包括金属氢氧化物或金属碳酸盐的混合物。金属氢氧化物的示例包括氢氧化锂、氢氧化钴、氢氧化镍、氢氧化锰以及其组合。金属碳酸盐的示例包括碳酸锂、碳酸钴、碳酸镍、碳酸锰以及其组合。金属氢氧化物通常由金属盐(诸如，钴盐、锰盐、镍盐和锂盐)制备。金属盐的具体示例是硝酸锂、硝酸钴、硝酸镍、硝酸锰、硫酸锂、硫酸钴、硫酸镍、硫酸锰、卤化锂、卤化钴、卤化镍、卤化锰、醋酸锂、醋酸钴、醋酸镍和醋酸锰。通常，这些盐通过碱(诸如，氢氧化钠)和任选的络合剂(诸如，氢氧化铵)转化成金属氢氧化物。在改进方案中，新鲜的烧结前体包括含锂材料，诸如氢氧化锂和/或碳酸锂。在烧结阶段1)，在第一含氧气态环境中在第一温度下烧结新鲜的烧结前体10以形成第一烧结产物12。烧结阶段数是整数n，其等于新鲜的烧结前体已经通过的烧结步骤的最小数目。在步骤m11)，将第一烧结产物12与新鲜的烧结前体混合以形成第一混合烧结前体14。每个混合步骤被指定为mij，其中i是烧结产物与较早烧结阶段j的输入前体混合的阶段。在另一通过烧结阶段1，在第二含氧气态环境中在第二温度下烧结第一混合烧结前体以形成第二烧结产物16。
仍然参看图1，实施一个或多个额外的烧结阶段。这些额外的烧结阶段被指定为烧结阶段2、烧结阶段3、……、烧结阶段nmax，其中nmax是所使用的烧结阶段的最大数目。一个或多个额外的烧结阶段接收前一烧结阶段的烧结产物作为起始材料。在一些改进方案中，一个或多个额外烧结阶段的输出在步骤mij中与前一烧结阶段的输入混合。如上面所阐述的，每个混合步骤被指定为mij，其中i是烧结产物与较早烧结阶段j的输入前体混合的阶段。例如，将烧结两次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体混合。在另一示例中，将烧结三次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体和/或已经烧结两次的前体混合。在另一示例中，可将在一个、两个和/或三个烧结阶段之后的前体的组合混合并烧结在一起。
在每个阶段期间的烧结在包括大于或等于20％的量的氧的含氧气体中执行。在一些改进方案中，含氧气体按优先级升序至少占含氧气体的总重量的20重量％、30重量％、40重量％、50重量％或60重量％。在其他改进方案中，含氧气体按优先级升序至多占含氧气体的总重量的100重量％、90重量％、80重量％、70重量％或65重量％。每个烧结阶段的特征还在于发生烧结的温度。通常，每个阶段中的烧结在约800℃至11℃的温度下发生。
在另一变型中，可将烧结后金属氧化物与在最终烧结产物之后一个、两个和三个过程步骤的烧结前体混合以进行最终成熟和高效煅烧，从而允许更短的煅烧时间和更低的煅烧温度，从而不需要纯氧用于烧结并允许碳酸锂用作锂源。
参看图2A和图2B，提供了包括上面形成的烧结材料的正极的示意图。正极10包括安置在正极集电器14上方并且通常接触所述正极集电器的正极活性材料的正极活性材料层12。通常，正极集电器14是由诸如铝、铜、铂、锌、钛等金属构成的金属板或金属箔。目前，铜最常用于正极集电器。正极活性材料包括上述烧结前体和/或产物。
参考图3，提供了并入有图2A和图2B的正极的可再充电锂离子电池单元的示意图。电池单元20包括如上所述的正极10、负极22以及插置在正极与负极之间的分隔件24。负极22包括负极集电器26和设置在负集电器上方并且通常接触所述负集电器的负极活性材料层28。通常，负极集电器26是由诸如铝、铜、铂、锌、钛等金属构成的金属板或金属箔。目前，铜最常用于负极集电器。电池单元浸没在由电池单元壳体32封闭的电解质30中。电解质30吸收到分隔件24中。换句话说，分隔件24包括电解质，从而允许锂离子在负极与正极之间移动。所述电解质包括非水有机溶剂和锂盐。非水有机溶剂用作用于传输参与电池的电化学反应的离子的介质。
参考图4，提供了并入有图1的正极和图2的电池单元的可再充电锂离子电池的示意图。可再充电锂离子电池40包括图2中的设计的至少一个电池单元。通常，可再充电锂离子电池40包括图2的设计的至少一个电池单元20i。每个锂离子电池单元20i包括：正极10，所述正极包括上面阐述的烧结材料中的一种或多种；负极22，所述负极包括负极活性材料；以及电解质30，其中i是用于每个电池单元的整数标记。标记i从1到nmax，其中nmax是可再充电锂离子电池40中的电池单元的总数。电解质30包括非水有机溶剂和锂盐。非水有机溶剂用作用于传输参与电池的电化学反应的离子的介质。多个电池单元可串联、并联和/或以它们的组合进行接线。跨端子42和44提供来自电池40的电压输出。有利地，可再充电锂离子电池40中的每个电池单元的比容量可大于150mAh/g。
参看图1、图2、图3和图4，在锂离子电池单元中，可将新鲜的烧结前体或部分烧结的金属氧化物中的一些添加到阴极电极涂覆过程中，以使得新鲜的烧结前体和/或部分烧结的金属氧化物用作吸热活性材料在电池单元热失控情形期间继续烧结，以使得释放较低的热和温度。特别地，可将部分烧结的阴极添加到正极以在热失控情形期间清除热以及氧和锂，因此为电池单元提供额外的保护。
参看图3和图4，分隔件24将负极22与正极10物理地分开，从而呈现短路，同时允许锂离子运送以进行充电和放电。因此，分隔件24可由适合于该目的的任何材料构成。可构成分隔件24的合适材料的示例包括但不限于聚四氟乙烯(例如，)、玻璃纤维、聚酯、聚乙烯、聚丙烯以及其组合。分隔件24可能是呈织造织物或非织造织物的形式。分隔件24可能是呈非织造织物或织造织物的形式。例如，聚烯烃基聚合物分隔件(诸如聚乙烯和/或聚丙烯)通常用于锂离子电池。为了确保耐热性或机械强度，可使用包括陶瓷或聚合物材料涂层的经涂覆分隔件。
参看图3和图4，电解质30包括溶解在非水有机溶剂中的锂盐。因此，电解质30包括锂离子，所述锂离子可在充电期间嵌入正极活性材料中并且在放电期间嵌入阳极活性材料中。锂盐的示例包括但不限于LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiC4F9SO3、LiClO4、LiAlO2、LiAlCl4、LiCl、LiI、LiB(C2O4)2以及其组合。在改进方案中，电解质包括量为约0.1M至约2.0M的锂盐。
仍然参看图3和图4，电解质包括非水有机溶剂和锂盐。有利地，非水有机溶剂用作用于传输离子且特别是参与电池的电化学反应的锂离子的介质。合适的非水有机溶剂包括碳酸酯基溶剂、酯基溶剂、醚基溶剂、酮基溶剂、醇基溶剂、非质子溶剂以及其组合。碳酸酯基溶剂的示例包括但不限于碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯以及其组合。酯基溶剂的示例包括但不限于乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯以及其组合。醚基溶剂的示例包括但不限于二丁醚、四乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃等，并且酮基溶剂可包括环己酮等。醇基溶剂的示例包括但不限于甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等。非质子溶剂的示例包括但不限于腈，诸如R-CN(其中R是可能包括双键、芳环或醚键的C2-20直链、支链或环状烃)、酰胺(诸如，二甲基甲酰胺)、二氧戊环(诸如，1,3-二氧戊环)、环丁砜等。有利地，可单独使用非水有机溶剂。在其他变型中，可使用非水有机溶剂的混合物。此类混合物通常被配制成优化电池性能。在改进方案中，通过混合环状碳酸酯和直链碳酸酯来制备碳酸酯基溶剂。在变型中，电解质30还可包括碳酸亚乙烯酯或碳酸亚乙酯基化合物以增加电池循环寿命。
参看图2、图3和图4，可通过锂离子电池领域技术人员已知的方法来制作负极和正极。通常，将活性材料(例如，正极或负极活性材料)与导电材料和溶剂(例如，N-甲基吡咯烷酮)中的粘合剂混合成活性材料组合物，并将所述组合物涂覆在集电器上。电极制造方法是众所周知的，并且因此在本说明书中不再详细描述。所述溶剂包括N-甲基吡咯烷酮等，但不限于此。
参看图1、图2、图3和图4，正极活性材料层12包括上面阐述的烧结材料、粘合剂和导电材料中的一种或种个。粘合剂可增加正极活性材料颗粒彼此以及与正极集电器14的粘合属性。合适的粘合剂的示例包括但不限于聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰纤维素、聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸酯丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙等，以及其组合。导电材料为正极10提供导电性。合适的导电材料的示例包括但不限于天然石墨、人造石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、铜、金属粉末、金属纤维以及其组合。金属粉末和金属纤维的示例由镍、铝、银等构成。
参看图1、图2、图3和图4，负极活性材料层26包括负极活性材料，包括粘合剂，并且任选地包括导电材料。本文使用的负极活性材料可能是锂离子电池领域技术人员已知的那些负极材料。负极活性材料包括但不限于碳基负极活性材料、硅基负极活性材料以及其组合。合适的碳基负极活性材料可包括石墨和石墨烯。合适的硅基负极活性材料可包括选自硅、氧化硅、在表面上涂覆有导电碳的氧化硅和在表面上涂覆有导电碳的硅(Si)中的至少一种。例如，氧化硅可由公式SiOz描述，其中z为0.09至1.1。碳基负极活性材料、硅基负极活性材料的混合物也可用于负极活性材料。
负极粘合剂增加负极活性材料颗粒彼此以及与集电器的粘合属性。所述粘合剂可能是非水粘合剂、水性粘合剂或其组合。非水粘合剂的示例可能是聚氯乙烯、羧化聚氯乙烯、聚氟乙烯、含环氧乙烷的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺或其组合。水性粘合剂可能是橡胶基粘合剂或聚合物树脂粘合剂。橡胶基粘合剂的示例包括但不限于丁苯橡胶、丙烯酸酯化丁苯橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、丙烯酸橡胶、丁基橡胶、氟橡胶以及其组合。聚合物树脂粘合剂的示例包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚环氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、表氯醇、聚磷腈、聚丙烯腈、聚苯乙烯、乙烯丙烯二烯共聚物、聚乙烯基吡啶、氯磺化聚乙烯、乳胶、聚酯树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇以及其组合。
虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述本发明的所有可能形式。而是，说明书中使用的词语是描述性词语而不是限制性词语，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可做出各种改变。另外，可将各种实现的实施例的特征进行组合，以形成本发明的另外的实施例。
根据本发明，一种制备用于锂离子电池中的正极的材料的方法，所述方法包括：制备或获得包括金属氢氧化物或金属碳酸盐的混合物的新鲜的烧结前体；在第一含氧气态环境中在第一温度下烧结新鲜的烧结前体以形成第一烧结产物；将第一烧结产物与新鲜的烧结前体混合以形成第一混合烧结前体；以及在第二含氧气态环境中在第二温度下烧结第一混合烧结前体以形成第二烧结产物。
在本发明的一个方面，所述方法包括一个或多个额外的烧结阶段，所述一个或多个额外的烧结阶段接收前一烧结阶段的烧结产物作为起始材料。
在本发明的一个方面，使一个或多个额外烧结阶段的输出与前一烧结阶段的输入混合。
在本发明的一个方面，将烧结两次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体混合。
在本发明的一个方面，将烧结三次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体和/或已经烧结两次的前体混合。
在本发明的一个方面，可将在一个、两个和/或三个烧结阶段之后的前体的组合混合并烧结在一起。
在本发明的一个方面，可将烧结后金属氧化物与在最终烧结产物之后一个、两个和三个过程步骤的烧结前体混合以进行最终成熟和高效煅烧，从而允许更短的煅烧时间和更低的煅烧温度，从而不需要纯氧用于烧结并允许碳酸锂被用作锂源。
在本发明的一个方面，将新鲜的烧结前体或部分烧结的金属氧化物添加到阴极电极涂覆过程中，以使得新鲜的烧结前体和/或部分烧结的金属氧化物用作吸热活性材料，所述吸热活性材料在电池单元热失控情形期间继续烧结，以使得释放较低的热和温度。
在本发明的一个方面，新鲜的烧结前体是用于形成钴锰(NCM)、镍钴铝(NCA)或镍钴锰铝(NCMA)的前体。
在本发明的一个方面，新鲜的烧结前体包括选自由以下组成的组的组分：氢氧化锂、氢氧化钴、氢氧化镍、氢氧化锰、碳酸锂、碳酸钴、碳酸镍、碳酸锰以及其组合。
在本发明的一个方面，一种包括根据前一实施例的方法形成的烧结材料的正极。
根据本发明，一种制备用于锂离子电池中的正极的材料的方法，所述方法包括：制备或获得包括金属氢氧化物和/或金属碳酸盐的混合物的新鲜的烧结前体；将新鲜的烧结前体提供给多个烧结阶段中的第一烧结阶段，其中每个烧结阶段接收来自前一紧邻烧结阶段的输出作为输入，其中在每个烧结阶段发生烧结；以及将来自至少烧结阶段的输出与先前烧结阶段的输入混合。
在本发明的一个方面，将烧结两次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体混合。
在本发明的一个方面，将烧结三次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体和/或已经烧结两次的前体混合。
在本发明的一个方面，可将在一个、两个和/或三个烧结阶段之后的前体的组合混合并烧结在一起。
在本发明的一个方面，可将烧结后金属氧化物与在最终烧结产物之后一个、两个和三个过程步骤的烧结前体混合以进行最终成熟和高效煅烧，从而允许更短的煅烧时间和更低的煅烧温度，而不需要使用纯氧进行烧结并允许碳酸锂被用作锂源。
在本发明的一个方面，在锂离子电池单元中，之后可将新鲜的烧结前体或部分烧结的金属氧化物中的一些添加到阴极电极涂覆过程中，以使得新鲜的烧结前体和/或部分烧结的金属氧化物用作吸热活性材料在电池单元热失控情形期间继续烧结，以使得释放较低的热和温度。
在本发明的一个方面，新鲜的烧结前体是用于形成钴锰(NCM)、镍钴铝(NCA)或镍钴锰铝(NCMA)的前体。
在本发明的一个方面，新鲜的烧结前体包括选自由以下组成的组的组分：氢氧化锂、氢氧化钴、氢氧化镍、氢氧化锰、碳酸锂、碳酸钴、碳酸镍、碳酸锰以及其组合。
在本发明的一个方面，一种包括根据前一实施例的方法形成的烧结材料的正极。

Claims (15)

1.一种制备用于锂离子电池中的正极的材料的方法，所述方法包括：
制备或获得包括金属氢氧化物或金属碳酸盐的混合物的新鲜的烧结前体；
在第一含氧气态环境中在第一温度下烧结所述新鲜的烧结前体以形成第一烧结产物；
将所述第一烧结产物与新鲜的烧结前体混合以形成第一混合烧结前体；以及
在第二含氧气态环境中在第二温度下烧结所述第一混合烧结前体以形成第二烧结产物。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括一个或多个额外的烧结阶段，所述一个或多个额外的烧结阶段接收前一烧结阶段的烧结产物作为起始材料。
3.如权利要求2所述的方法，其中使所述一个或多个额外烧结阶段的输出与前一烧结阶段的输入混合。
4.如权利要求3所述的方法，其中将烧结两次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体混合。
5.如权利要求3所述的方法，其中将烧结三次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体和/或已经烧结两次的前体混合。
6.如权利要求2所述的方法，其中能够将在一个、两个和/或三个烧结阶段之后的前体的组合混合并烧结在一起。
7.如权利要求2所述的方法，其中能够将烧结后金属氧化物与在最终烧结产物之后一个、两个和三个过程步骤的烧结前体混合以进行最终成熟和高效煅烧，从而允许更短的煅烧时间和更低的煅烧温度，从而避免使用纯氧进行烧结并允许碳酸锂被用作锂源。
8.如权利要求2所述的方法，其中将新鲜的烧结前体或部分烧结的金属氧化物添加到阴极电极涂覆过程中，以使得所述新鲜的烧结前体和/或所述部分烧结的金属氧化物用作吸热活性材料，所述吸热活性材料在电池单元热失控情形期间继续烧结，以使得释放较低的热和温度。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述新鲜的烧结前体是用于形成钴锰(NCM)、镍钴铝(NCA)或镍钴锰铝(NCMA)的前体。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述新鲜的烧结前体包括选自由以下组成的组的组分：氢氧化锂、氢氧化钴、氢氧化镍、氢氧化锰、碳酸锂、碳酸钴、碳酸镍、碳酸锰以及其组合。
11.一种正极，其包括通过权利要求1所述的方法形成的烧结材料。
12.一种制备用于锂离子电池中的正极的材料的方法，所述方法包括：
制备或获得包括金属氢氧化物和/或金属碳酸盐的混合物的新鲜的烧结前体；
将所述新鲜的烧结前体提供给多个烧结阶段中的第一烧结阶段，其中每个烧结阶段接收来自前一紧邻烧结阶段的输出作为输入，其中在每个烧结阶段发生烧结；以及
将来自至少烧结阶段的输出与先前烧结阶段的所述输入混合。
13.如权利要求12所述的方法，其中将烧结两次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体混合。
14.如权利要求12所述的方法，其中将烧结三次的前体的混合物与新鲜的预烧结前体和/或已经烧结一次的前体和/或已经烧结两次的前体混合。
15.如权利要求12所述的方法，其中能够将在一个、两个和/或三个烧结阶段之后的前体的组合混合并烧结在一起。
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