CN1434527A - 可再充电锂电池的正极活性物质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于可充电锂电池的正极活性物质，包括锂化的嵌入化合物和添加剂化合物。该添加剂化合物包含一种或多种含有嵌入元素的氧化物，当该一种或多种含有嵌入元素的氧化物中有5～50％的总嵌入元素于充电期间释放时，其充电电压为4.0～4.6V。

Description

可再充电锂电池的正极活性物质
相关申请的交叉参考
本申请要求2002年1月24日提交给韩国工业产权局的第2002-4292号专利申请的优先权，其公开内容引入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及可再充电锂电池的正极活性物质，更具体地，本发明涉及具有高容量的可再充电锂电池的正极活性物质。
背景技术
由于目前的趋势指向更紧凑、更轻的便携式电子设备，所以对高性能和高容量的便携式电子设备的电源的需求日益增加。特别是即将来临的IMT2000通信服务，对高容量电池的需求更甚以往，很多电池制造商已经深入地研发高比容量的电池。
为了增加电池的比容量，需要开发高比容量的正极活性物质，或者开发更坚实的正极活性物质含量。
作为高容量的正极活性物质，广泛使用的是LiCoO2，而且强烈需要开发能量密度更高的活性物质。满足这种要求的方案之一是开发LiNixCoyO2(式中，x＝0.1～0.99，y＝0.01～0.9)或者LiNixMnyO2(式中，x＝0.1～0.99，y＝0.01～0.9)化合物，作为正极活性物质，其具有比LiCoO2高20～30％的放电容量。再一方案是利用V或Fe的纳米复合物增加每单位重量正极活性物质的能量密度。
为了增加给定体积电池中正极活性物质的加载量，可以使用薄的隔板或薄的容器。作为选择，可以增加电极活性复合物的密度，以提高电池的体积能量密度(Wh/升)。
尽管在电池正极活性物质的技术方面已经取得了很多进展，但是，对进一步提高活性物质的充放电容量的需求，导致对这种材料的开发持续进行。
发明概述
本发明涉及一种用于可再充电锂电池的正极活性物质。根据本发明的实施方案，该正极活性物质包括锂化的嵌入化合物和添加剂化合物，其中该添加剂化合物包含一种或多种含有嵌入元素的氧化物，当该一种或多种含有嵌入元素的氧化物中有5～50％的总嵌入元素于充电期间释放时，其充电电压为4.0～4.6V。
根据本发明的另一实施方案，该正极活性物质包括锂化的嵌入化合物和添加剂化合物，其中该添加剂化合物包含一种或多种含有嵌入元素的氧化物，当该一种或多种含有嵌入元素的氧化物中有5～50％的总嵌入元素于充电期间释放时，其充电电压为4.0～5.0V。
根据本发明的又一实施方案，该正极活性物质包括锂化的嵌入化合物和添加剂化合物，其中该添加剂化合物包含一种或多种含有嵌入元素的氧化物，所述氧化物于放电期间在4～5V的电压范围内具有两个放电平台。
根据本发明的再一实施方案，该正极活性物质包括锂化的嵌入化合物和添加剂化合物，其中该添加剂化合物包含一种或多种含有嵌入元素的氧化物，该氧化物是通过将嵌入元素源、锰源和镍源混合成混合物并热处理该混合物而制备的。
附图的简要说明
参照下面的详细描述并结合附图可以更完整地理解本发明及其伴随的很多优点，因而对本发明及其伴随的很多优点的更完整的评价将是显而易见的，在附图中：
图1是根据本发明的固相反应制备的LiMn1.5Ni0.5O4(B)和根据常规的共沉淀方法制备的LiMn1.5Ni0.5O4(A)的充放电特性曲线图；
图2是根据本发明的固相反应制备的LiMn1.7Ni0.3O4(a)，LiMn1.2Ni0.8O4(b)和LiMn1.5Ni0.5O4(c)以及LiCoO2(d)的充放电特性曲线图；
图3是本发明实施例1和对比例2棱形电池的标准容量与放电电压曲线；和
图4是本发明实施例4和对比例5的棱形电池的标准容量与放电电压曲线。
本发明的详细说明
本发明涉及具有高容量的可充电锂电池的正极活性物质。有关获得高容量正极活性物质的常规研究集中在合成新的不同于广泛用作正极活性物质LiCoO2的活性物质。本发明提高了对常规活性物质的利用，而不是合成新的活性物质。
参与正极和负极电化学反应的Li+的量是决定电池容量的关键因素。也就是说，容量取决于LiCoO2的利用度。众所周知，在LiCoO2中，所有的Li+仅有一半(即0.5M)参与电化学反应(4.2～2.75V)。因此可以预期，如果使LiCoO2的利用度超过每个LiCoO20.5个Li，则容量就会得到提高，超过现有技术。
通过向用作常规活性物质的锂化化合物中简单地加入添加剂化合物，本发明可以提高正极活性物质的利用度。该添加剂化合物展示出双平台的充放电电压特性，而常规的活性物质如LiCoO2展示出单平台的充放电电压特性。添加剂化合物之双平台曲线的充电电压和放电电压均高于相应的LiCoO2的平台电压。添加剂化合物(例如根据本发明的固相合成法制备的含有嵌入元素的氧化物)的较低电压平台的完全充电电压大约为4.4V。添加剂化合物的该平台的平均放电电压比LiCoO2的高大约0.2V。添加剂化合物(含有嵌入元素的氧化物)较低电压平台的容量为锂全部释放时化合物的理论容量的10～40％。对于较低的电压平台，组成相似的但通过共沉淀合成方法制备的化合物只具有极小的容量，小于理论容量的10％。后面的化合物用作常规活性物质LiCoO2的添加剂化合物时不能提高电极容量，而根据固相法制备的添加剂化合物在用作添加剂化合物时则显著地提高电极容量。
当含有嵌入元素的氧化物在充电期间释放其全部嵌入元素的5～50％时，该含有嵌入元素的氧化物具有1.0～4.6V的充放电电压。
优选含有嵌入元素的氧化物为含锂的氧化物或者含钠的氧化物。更优选含有嵌入元素的锰基化合物，如MMn2-xNixO4，式中M为Li或Na，x为0.1～0.9。
下面将详细说明用于制备这种包含锰和镍的含有嵌入元素的锰基化合物的固相反应的一个实例。
将嵌入元素源、锰源和镍源混合在一起，并热处理所得的混合物。结果制得含有嵌入元素的氧化物。
嵌入元素源、锰源和镍源的混合比可以根据所需的组成来控制。热处理步骤优选在600～1000℃下进行。如果热处理温度低于600℃，则不可能生成结晶材料。如果热处理温度高于1000℃，则Li容易因为蒸发而损失，得到不合乎需要的材料。
可以使用任何包含嵌入元素的化合物作为嵌入元素源，其实例包括锂源和钠源。优选的嵌入元素源为锂源。钠源的实例包括硝酸钠和硫酸钠。锂源的实例包括氢氧化锂、硝酸锂和乙酸锂。
锰源的实例包括乙酸锰和二氧化锰，镍源的实例包括氢氧化镍、硝酸镍和乙酸镍。
本发明的正极活性物质包括99.99～70％重量，优选99.99～80％重量，更优选99.9～90％重量的锂化的嵌入化合物；及0.01～30％重量，优选0.01～20％重量，更优选0.1～10％重量的含有嵌入元素的氧化物。如果含有嵌入元素的氧化物的量低于0.01％重量，则添加效果不高，不足以显示出任何容量变化。反之，如果含有嵌入元素的氧化物的量高于30％重量，则放电容量因为含有嵌入元素的氧化物的重量的增加而降低。
用于本发明的锂化的嵌入化合物可以是下面通式(1)～(12)所示的裸露化合物，或者经过表面处理的化合物，即用金属氧化物涂布过的裸露化合物：
        LixMn1-yMyA2                     (1)
        LixMn1-yMyO2-zXz                (2)
        LixMn2O4-zXz                     (3)
        LixCo1-yMyA2                     (4)
        LixCo1-yMyO2-zXz                (5)
        LixNi1-yMyA2                     (6)
        LixNi1-yMyO2-zXz                (7)
        LixNi1-yCoyO2-zXz               (8)
        LixNi1-y-zCoyMzAα                            (9)
        LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα                  (10)
        LixNi1-y-zMnyMzAα                             (11)
        LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα                   (12)式中：
0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，0≤α≤2；
M选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V或稀土元素；
A选自O、F、S或P；和
X选自F、S或P。
经过表面处理过的化合物是用金属氧化物涂布过的化合物。经表面处理的化合物可以根据韩国专利申请第98-42956号中描述的方法制备，其公开引入本文作为参考。这些方法包括用涂布材料源的有机液体或含水液体涂布裸露的化合物并热处理之。所述液体可以是悬浮液或溶液。所述涂布材料源可以是涂布元素或者包含涂布元素的醇盐、盐或氧化物。适宜的涂布材料源可以根据溶剂的类型选自：涂布元素以及包含涂布元素的醇盐、盐和氧化物，这是本领域的技术人员所众所周知的。例如，如果以有机溶剂为溶剂，则可以使用涂布元素或者包含涂布元素的醇盐、盐或氧化物作为涂布材料源；如果以水为溶剂，则可以使用包含涂布元素的盐或氧化物作为涂布材料源。
涂布材料源中的涂布元素可以是能够溶解于有机溶剂或水中的任何元素。其实例包括Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As和Zr，及其混合物。可使用的有机溶剂包括己烷、氯仿、四氢呋喃、乙醚、二氯甲烷、丙酮和醇(如甲醇、乙醇或异丙醇)。
示例性的有机液体是包含涂布元素的醇盐液体。该醇盐液体可以如此制备：将涂布元素加到如甲醇、乙醇或异丙醇等醇中，并回流之；或者将含有涂层元素的甲醇盐、乙醇盐或异丙醇盐等醇盐加到醇中。该有机液体或含水液体还可以通过商购得到。
下面的实施例更详细地说明本发明。但是应当理解，本发明并不受这些实施例的限制。
对比例1
利用经过表面处理的LiCoO2正极活性物质制备容量为950mAh的棱形电池。经表面处理的LiCoO2是根据韩国专利申请第98-42956号中描述的方法制备的，即用异丙醇铝悬浮液涂布LiCoO2，并在600℃下热处理之。所使用的负极活性物质为得自Japan Carbon Ltd.的人造石墨材料PHS，所使用的电解质为碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟苯(体积比为3∶5∶1∶1)混合物中的1M LiPF6溶液。
然后在0.2C速度下进行棱形电池的充电和放电的形成循环。随后将电池在0.2C速度下充电至4.2V，并在0.5C速度下放电至2.75V，以进行标准容量的测量。另外，还进行循环寿命特性试验和安全性试验(1C过充电)。
对比例2
按与对比例1中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiCoO2与1％重量由共沉淀方法得到的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
制备LiMn1.5Ni0.5O4的共沉淀法按如下方式进行：将MnSO4和NiSO4溶解于水制成Mn与Ni离子比例为3∶1的水溶液。向溶液中加入NH4OH，共沉淀Mn和Ni离子，得列Mn0.75Ni0.25(OH)2。然后将干燥的Mn0.75Ni0.25(OH)2与LiOH混合，并在450℃下热处理，制得LiMn1.5Ni0.5O4。所得的物质LiMn1.5Ni0.5O4称为“共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4”。
对比例3
按与对比例1中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为97％重量经表面处理的LiCoO2与3％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
对比例4
按与对比例1中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为95％重量经表面处理的LiCoO2与5％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
对比例5
按与对比例1中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiCoO2与10％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
对比例6
按与对比例1中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为85％重量经表面处理的LiCoO2与15％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
对比例7
按与对比例1中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为80％重量经表面处理的LiCoO2与20％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
对比例8
按与对比例1中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiMn2O4与1％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。经表面处理的LiMn2O4是根据韩国专利申请第98-42956号中描述的方法制备的，即用异丙醇铝悬浮液涂布LiMn2O4，并在300℃下热处理之。
对比例9
按与对比例8中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiMn2O4与10％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
对比例10
按与对比例1中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2与1％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。经表面处理的LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2是根据韩国专利申请第98-42956号中描述的方法制备的，即用异丙醇铝悬浮液涂布LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2，并在500℃下热处理之。
对比例11
按与对比例10中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2与10％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
对比例12
按与对比例10中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiNi0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.01O2与1％重量共沉淀的LiMn1.5No0.5O4的混合物。
对比例13
按与对比例10中相同的方法制备棱形电池，所不同的是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiNi0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.01O2与10％重量共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例1
将99％重量经表面处理的LiCoO2(其是根据韩国专利申请第98-42956号中描述的方法制备的，即用异丙醇铝悬浮液涂布LiCoO2，并在600℃下热处理之)与1％重量的LiMn1.5Ni0.5O4化合物(其是通过固相反应制备的)混合，制得正极活性物质。所述固相反应是根据下述方法进行的。将LiOH、MnO2和NiO2以1∶1.5∶0.5的摩尔比充分混合。所得混合物在800℃下热处理，制得LiMn1.5Ni0.5O4化合物，下面将其称作“固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4”。
将该正极活性物质、聚偏二氟乙烯粘合剂和碳导电剂混合于N-甲基吡咯烷酮溶剂中，制得正极活性物质浆液。正极活性物质、粘合剂、导电剂的混合重量比为94∶3∶3。利用该浆液通过常规的涂布方法制备正极。负极是利用Japan Carbon Ltd.的人造石墨材料PHS作为负极活性物质制备的。利用所述正极、负极和电解质制备标称容量为950mAh的653450-棱形电池。使用的电解质为碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和氟苯混合物中的1MLiPF6。棱形电池的生成是通过0.2C速度下截止电压为4.2V和2.75V的充电和放电进行的。所得到的电池在0.2C下充电并在0.5C下放点，以便测量标准容量。还进行了循环寿命特性和安全性试验(1C过充电)。
实施例2
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为97％重量经表面处理的LiCoO2与3％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例3
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为95％重量经表面处理的LiCoO2与5％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例4
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiCoO2与10％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例5
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为80％重量经表面处理的LiCoO2与20％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例6
将LiOH、MnO2和NiO2以1∶1.7∶0.3的摩尔比混合，并将该混合物在800℃下热处理，制得固相反应的LiMn1.7Ni0.3O4化合物。将10％重量固相反应的LiMn1.7Ni0.3O4作为添加剂化合物与90％重量经表面处理的LiCoO2混合，制得正极活性物质。利用该正极活性物质按与实施例1相同的方法制备棱形电池。
实施例7
将LiOH、MnO2和NiO2以1∶1.2∶0.8的摩尔比充分混合，并将该混合物在800℃下热处理，制得LiMn1.2Ni0.8O4化合物。将10％重量固相反应的LiMn1.2Ni0.8O4作为添加剂化合物与90％重量经表面处理的LiCoO2混合，制得正极活性物质。利用该正极活性物质按与实施例1相同的方法制备棱形电池。
实施例8
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiCoO2与1％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4是按与实施例1相同的方法制备的，只是热处理是在900℃下进行的。
实施例9
按与实施例8相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiCoO2与10％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例10
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiCoO2与1％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4是按与实施例1相同的方法制备的，只是热处理是在700℃下进行的。
实施例11
按与实施例10相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiCoO2与10％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例12
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiMn2O4与1％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。经表面处理的LiMn2O4是根据韩国专利申请第98-42956号中描述的方法制备的，即用异丙醇铝悬浮液涂布LiMn2O4，并在800℃下热处理之。
利用该正极活性物质按与实施例1相同的方法制备棱形电池。
实施例13
按与实施例12相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiMn2O4与10％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例14
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2与1％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。经表面处理的LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2是根据韩国专利申请第98-42956号中描述的方法制备的，即用异丙醇铝悬浮液涂布LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2，并在800℃下热处理之。固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4是按与实施例1相同的方法制备的。
利用该正极活性物质按与实施例1相同的方法制备棱形电池。
实施例15
按与实施例14相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiNi0.9Co0.1Sr0.002O2与10％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
实施例16
按与实施例1相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为99％重量经表面处理的LiNi0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.01O2与1％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。经表面处理的LiNi0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.01O2是根据韩国专利申请第98-42956号中描述的方法制备的，即用异丙醇铝悬浮液涂布LiNi0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.01O2，并在800℃下热处理之。
利用该正极活性物质按与实施例1相同的方法制备棱形电池。
实施例17
按与实施例14相同的方法制备棱形电池，只是正极活性物质为90％重量经表面处理的LiNi0.68Mn0.2Co0.1Mg0.01Al0.01O2与10％重量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的混合物。
测量理论容量分别为950mAh和930mAh的实施例1和4的棱形电池的标准容量。所测得的容量分别为999mAh和996mAh。因此，实施例1和4的电池所具有容量分别比各自的理论容量高约50mAh和70mAh。
此外，为了验证添加剂化合物制备类型对电池性能的影向，分别测量固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4(B)(用于实施例1的添加剂化合物)和共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4(A)(用于对比例2的添加剂化合物)在0.1C下的充放电特性。结果示于图1中。从图1可以看出，固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4的充放电曲线具有陡峭的斜率和两个充放电平台。另外，固相反应的LiMn1.5Ni0.5O4总容量的大部分位于3.9～4.3V的电压范围内，而共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4仅有少部分容量位于该电压范围内。共沉淀的LiMn1.5Ni0.5O4是如此制备的：形成Mn0.75Ni0.25(OH)2共沉淀产物，使该产物与LiOH混合，然后进行热处理。
另外，为了评价添加组分的作用，在改变x值的情况下测量LiMn2-xNixO4的充放电特性，结果示于图2中。作为空白对照，LiCoO2的充放电特性也示于图2中。在图2中，“a”表示LiMn1.7Ni0.3O4(用于实施例6的添加剂化合物)“b”表示LiMn1.2Ni0.8O4(用于实施例7的添加剂化合物)“c”表示LiMn1.5Ni0.5O4(用于实施例1的添加剂化合物)“d”表示LiCoO2。如图2所示，LiMn2-xNixO4的充放电特性显著地区别于LiCoO2的充放电特性。充放电特性依据x(即Mn与Ni的比例)的变化而变化。
图3示出了实施例1和对比例2的棱形电池的标准容量测量的放电曲线。图4示出了实施例4和对比例5的棱形电池的标准容量测量的放电曲线。从图3和图4可以看出，实施例1的电池具有约999mAh的容量，实施例4的电池具有约996mAh的容量。但是，对比例2的电池具有约900mAh的容量，对比例5的电池具有约910mAh的容量。也就是说，实施例1和4的电池具有明显高于对比例1和5的容量。基于这些结果可以确信，本发明的正极活性物质可以提供高容量的可充电锂电池。
尽管已参照优选实施方案对本发明进行了详细的描述，但是本技术领域的技术人员应意识到，在不超出所附权利要求书中提出的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明作出各种修改和替换。

Claims (33)

1.一种用于可充电锂电池的正极活性物质，包括：
锂化的嵌入化合物；和
添加剂化合物，
其中该添加剂化合物包含一种或多种含有嵌入元素的氧化物，当该一种或多种含有嵌入元素的氧化物中有5～50％的总嵌入元素于充电期间释放时，其充电电压为4.0～4.6V。
2.权利要求1的正极活性物质，其中该添加剂化合物为MMn2-xNiO4，式中M为Li或Na，x为0.1～0.9。
3.权利要求1的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.99～70∶0.01～30。
4.权利要求3的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.99～80∶0.01～20。
5.权利要求4的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.9～90∶0.1～10。
6.权利要求1的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物为至少一种下面通式(1)～(12)所示的裸露化合物，或者包含用金属氧化物涂布过的裸露化合物的经过表面处理的化合物：
        LixMn1-yMyA2                      (1)
        LixMn1-yMyO2-zXz                  (2)
        LixMn2O4-zXz                      (3)
        LixCo1-yMyA2                      (4)
        LixCo1-yMyO2-zXz                  (5)
        LixNi1-yMyA2                      (6)
        LixNi1-yMyO2-zXz                  (7)
        LixNi1-yCoyO2-zXz                 (8)
        LixNi1-y-zCoyMzAα                                      (9)
        LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα                           (10)
        LixNi1-y-zMnyMzAα                                     (11)
        LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα                           (12)式中：
0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，0≤α≤2；
M选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V或稀土元素；
A选自O、F、S或P；和
X选自F、S或P。
7.权利要求6的正极活性物质，其中所述经过表面处理的化合物是具有金属氧化物壳的化合物。
8.权利要求7的正极活性物质，其中所述金属氧化物壳包括选自Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As和Zr的一种金属或其混合物。
9.一种用于可充电锂电池的正极活性物质，包括：
锂化的嵌入化合物；和
添加剂化合物，
其中该添加剂化合物包含一种或多种含有嵌入元素的氧化物，当该一种或多种含有嵌入元素的氧化物中有5～50％的总嵌入元素于充电期间释放时，其充电电压为4.0～5.0V。
10.权利要求9的正极活性物质，其中该添加剂化合物为MMn2-xNiO4，式中M为Li或Na，x为0.1～0.9。
11.权利要求9的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.99～70∶0.01～30。
12.权利要求11的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.99～80∶0.01～20。
13.权利要求12的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.9～90∶0.1～10。
14.权利要求13的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物为至少一种下面通式(1)～(12)所示的裸露化合物，或者包含用金属氧化物涂布过的裸露化合物的经过表面处理的化合物：
        LixMn1-yMyA2                      (1)
        LixMn1-yMyO2-zXz                  (2)
        LixMn2O4-zXz                      (3)
        LixCo1-yMyA2                      (4)
        LixCo1-yMyO2-zXz                 (5)
        LixNi1-yMyA2                     (6)
        LixNi1-yMyO2-zXz                 (7)
        LixNi1-yCoyO2-zXz                (8)
        LixNi1-y-zCoyMzAα                                    (9)
        LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα                         (10)
        LixNi1-y-zMnyMzAα                                   (11)
        LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα                         (12)式中：
0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，0≤α≤2；
M选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V或稀土元素；
A选自O、F、S或P；和
X选自F、S或P。
15.权利要求14的正极活性物质，其中所述经过表面处理的化合物是具有金属氧化物壳的化合物。
16.权利要求15的正极活性物质，其中所述金属氧化物壳包括选自Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As和Zr的一种金属或其混合物。
17.一种用于可充电锂电池的正极活性物质，包括：
锂化的嵌入化合物；和
添加剂化合物，
其中该添加剂化合物包含一种或多种在放电期间具有两个放电平台的含有嵌入元素的氧化物。
18.权利要求17的正极活性物质，其中该添加剂化合物为MMn2-xNiO4，式中M为Li或Na，x为0.1～0.9。
19.权利要求17的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.99～70∶0.01～30。
20.权利要求19的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.99～80∶0.01～20。
21.权利要求20的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.9～90∶0.1～10。
22.权利要求17的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物为至少一种下面通式(1)～(12)所示的裸露化合物，或者包含用金属氧化物涂布过的裸露化合物的经过表面处理的化合物：
        LixMn1-yMyA2                      (1)
        LixMn1-yMyO2-zXz                  (2)
        LixMn2O4-zXz                      (3)
        LixCo1-yMyA2                      (4)
        LixCo1-yMyO2-zXz                  (5)
        LixNi1-yMyA2                      (6)
        LixNi1-yMyO2-zXz                  (7)
        LixNi1-yCoyO2-zXz                 (8)
        LixNi1-y-zCoyMzAα                                      (9)
        LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα                           (10)
        LixNi1-y-zMnyMzAα                                     (11)
        LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα                          (12)式中：
0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，0≤α≤2；
M选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V或稀土元素；
A选自O、F、S或P；和
X选自F、S或P。
23.权利要求22的正极活性物质，其中所述经过表面处理的化合物是具有金属氧化物壳的化合物。
24.权利要求23的正极活性物质，其中所述金属氧化物壳包括选自Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As和Zr的一种金属或其混合物。
25.一种用于可充电锂电池的正极活性物质，包括：
锂化的嵌入化合物；和
添加剂化合物，
其中该添加剂化合物包含一种或多种含有嵌入元素的氧化物，该氧化物是通过如下方法制备的：
混合嵌入元素源、锰源和镍源，制备混合物；和
热处理该混合物。
26.权利要求25的正极活性物质，其中该添加剂化合物为MMn2-xNiO4，式中M为Li或Na，x为0.1～0.9。
27.权利要求25的正极活性物质，其中该热处理在600～1000℃下进行。
28.权利要求25的正极活性物质，锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.99～70∶0.01～30。
29.权利要求28的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.99～80∶0.01～20。
30.权利要求29的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物和添加剂化合物的混合重量比为99.9～90∶0.1～10。
31.权利要求25的正极活性物质，其中该锂化的嵌入化合物为至少一种下面通式(1)～(12)所示的裸露化合物，或者包含用金属氧化物涂布过的裸露化合物的经过表面处理的化合物：
        LixMn1-yMyA2                        (1)
        LixMn1-yMyO2-zXz                    (2)
        LixMn2O4-zXz                        (3)
        LixCo1-yMyA2                        (4)
        LixCo1-yMyO2-zXz                    (5)
        LixNi1-yMyA2                        (6)
        LixNi1-yMyO2-zXz                    (7)
        LixNi1-yCoyO2-zXz                   (8)
        LixNi1-y-zCoyMzAα                                          (9)
        LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα                                (10)
        LixNi1-y-zMnyMzAα                                          (11)
        LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα                                (12)式中：
0.9≤x≤1.1，0≤y≤0.5，0≤z≤0.5，0≤α≤2；
M选自Al、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V或稀土元素；
A选自O、F、S或P；和
X选自F、S或P。
32.权利要求31的正极活性物质，其中所述经过表面处理的化合物是具有金属氧化物壳的化合物。
33.权利要求32的正极活性物质，其中所述金属氧化物壳包括选自Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As和Zr的一种金属或其混合物。
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