DE102022211453A1 - Kathodenmaterial für lithium-sekundärbatterie und verfahren zum herstellen des kathodenmaterials - Google Patents

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Abstract

Offenbart werden ein Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie, das die Stabilität bei Luftexposition verbesseit, während eine hohe Energiedichte mit einem einzigen Kathodenmaterial aufgewiesen wird, und ein Verfahren zum Herstellen des Kathodenmaterials. Das Kathodenmaterial enthält ein Li-[Mn-Ti]-Al-O-basiertes Kathodenaktivmaterial und eine Kohlenstoffbeschichtungsschicht, die Pechkohlenstoff enthält und auf eine Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie und ein Verfahren zum Herstellen des Kathodenmaterials. Das Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie kann die Stabilität bei Luftexposition verbessern, während eine hohe Energiedichte nur mit einem einzigen Kathodenmaterial aufgewiesen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Sekundärbatterien werden als kleine und leistungsstarke Energiespeichervorrichtungen in tragbaren elektronischen Vorrichtungen wie Mobiltelefonen, Camcordern, Laptops usw. verwendet. Für die Miniaturisierung tragbarer elektronischer Vorrichtungen und deren kontinuierliche Nutzung für eine lange Zeit besteht ein Bedarf an einer Sekundärbatterie, mit der Fähigkeit, eine geringe Größe und eine hohe Kapazität zu erreichen, sowie an der Erforschung von Gewichtsreduzierung und geringem Stromverbrauch von Teilen.
  • Darüber hinaus wurde in letzter Zeit der Einsatzbereich von Sekundärbatterien über kleine Energiespeichervorrichtungen hinaus auf mittlere und große Energiespeichervorrichtungen wie Elektrofahrzeuge (EVs) erweitert.
  • Insbesondere weist eine Lithium-Sekundärbatterie, die eine repräsentative Sekundärbatterie ist, eine höhere Energiedichte, eine größere Kapazität pro Fläche, eine geringere Selbstentladerate, und eine längere Lebensdauer als eine Nickel-Mangan-Batterie oder eine Nickel-Cadmium-Batterie auf. Da es keinen Memory-Effekt gibt, können die Eigenschaften der Handhabung und der langen Lebensdauer bereitgestellt werden.
  • In einer Lithium-Sekundärbatterie wird elektrische Energie beispielsweise durch Oxidations- und Reduktionsreaktionen erzeugt, wenn Lithiumionen in einer Kathode und einer Anode in einem Zustand interkaliert/deinterkaliert werden, in dem ein Elektrolyt zwischen der Kathode und der Anode eingefügt ist, die aus Aktivmaterialien bestehen, in die und aus denen die Lithiumionen interkaliert und deinterkaliert werden können.
  • Eine solche Lithium-Sekundärbatterie enthält ein Kathodenmaterial, einen Elektrolyten, einen Separator, ein Anodenmaterial, und dergleichen, und es ist sehr wichtig, eine stabile Grenzflächenreaktion zwischen den Komponenten aufrechtzuerhalten, um eine lange Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Lithium-Sekundärbatterie sicherzustellen.
  • Um die Leistung der Lithium-Sekundärbatterie zu verbessern, wurden laufend Studien durchgeführt, um das Kathodenmaterial zu verbessern.
  • Insbesondere wurde viel Forschung betrieben, um eine leistungsstarke und hochstabile Lithium-Sekundärbatterie zu entwickeln, aber da häufig Explosionsunfälle bei Lithium-Sekundärbatterien auftraten, werden immer wieder Sicherheitsbedenken aufgeworfen.
  • Darüber hinaus ist das Kathodenmaterial, das einen Nickelanteil von 80 % oder mehr enthält, mit einer hohen Energiedichte in einer Gruppe der Kathodenmaterialien sehr empfindlich gegenüber Luft und nicht einfach zu synthetisieren.
  • Während die elektrochemische Leistung durch ein Dotieren eines Übergangsmetalls in einem Kathodenaktivmaterial oder Optimieren einer Zusammensetzung des Übergangsmetalls erhöht wurde und Haltbarkeit und Ausgabe durch eine leitfähige Kohlenstoffbeschichtung, wie beispielsweise eine Kohlenstoffnanoröhre (CNT), optimiert wurden, besteht immer noch Ungewissheit über die Sicherheit der Exposition an der Luft, was sich auf die tatsächliche Anwendung in einer Lithium-Sekundärbatterie richtet.
  • Die Gegenstände, die als Stand der Technik beschrieben wurden, dienen lediglich dem Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung und sollten nicht als Bestätigung dafür angesehen werden, dass sie dem Stand der Technik entsprechen, der dem Fachmann bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In bevorzugten Aspekten wird ein Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie bereitgestellt, das eine hohe Energiedichte aufweist, indem lediglich eine geeignete Menge an Pechkohlenstoff auf eine Oberfläche eines Kathodenaktivmaterials aufgetragen wird, und ein Verfahren zum Herstellen des Kathodenmaterials. Wenn beispielsweise ein lithiumreiches Material verwendet wird, kann eine hohe Kapazität von 250 mAh/g oder mehr in einem Spannungsbereich von 2 - 4,2 V realisiert werden, und die Stabilität der Exposition an der Luft kann verbessert werden, wenn eine Kathodenmaterialoberfläche durch eine Pechkohlenstoffbeschichtung bedeckt wird.
  • Außerdem wird ein Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie bereitgestellt, das die Stabilität an der Luft verbessert, und ein Verfahren zum Herstellen des Kathodenmaterials.
  • Die technischen Aufgaben, die in der vorliegenden Erfindung zu lösen sind, beschränken sich nicht auf die oben genannten technischen Aufgaben, und andere, nicht erwähnte technische Aufgaben können vom Fachmann aus der Beschreibung der vorliegenden Erfindung klar verstanden werden.
  • In einem Aspekt wird ein Kathodenmaterial bereitgestellt, das ein Li-[Mn-Ti]-Al-O-basiertes Kathodenaktivmaterial und eine Kohlenstoffbeschichtungsschicht, die Pechkohlenstoff enthält und auf eine Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen ist, enthalten kann. Insbesondere kann die Kohlenstoffbeschichtungsschicht eine Menge von etwa 2,5 bis 10 Gew.-% Pechkohlenstoff, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, als aufgetragen auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials enthalten.
  • Ein hier verwendeter Begriff „Pechkohlenstoff“ bezieht sich auf ein Kohlenstoffmaterial, das hauptsächlich aromatische Kohlenwasserstoffe enthält.
  • Das Kathodenaktivmaterial kann Li1,25+y[Mn0,45Ti0,35]-xAlxO2 enthalten, wobei 0,025 ≤ x ≤ 0,05 und -0,02 ≤ y ≤ 0,02 erfüllt sind.
  • Das Kathodenaktivmaterial kann geeigneter Weise Li1,25[Mn0,45Ti0,35]0,975Al0,025O2 enthalten.
  • Eine Dicke der Kohlenstoffbeschichtungsschicht kann etwa 10 bis 25 nm betragen.
  • Das Kathodenmaterial kann ferner eine Metalloxidbeschichtungsschicht enthalten, wobei ein Li-Mo-O-basiertes Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen ist.
  • Die Metalloxidbeschichtungsschicht kann auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials in einer Form einer Insel aufgetragen sein, und die Kohlenstoffbeschichtungsschicht kann auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials in einer Form einer Insel aufgetragen sein, oder kann auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials und einer Oberfläche der Metalloxidbeschichtungsschicht in einer Form einer Schicht aufgetragen sein.
  • Das Kathodenaktivmaterial enthält weder Ni noch Co.
  • In einem Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie bereitgestellt. Das Verfahren kann die Schritte enthalten: Herstellen eines Li-[Mn-Ti]-Al-O-basierten Kathodenaktivmaterials und Bilden einer Kohlenstoffbeschichtungsschicht durch Auftragen von Pechkohlenstoff auf eine Oberfläche des Kathodenaktivmaterials.
  • Das Kathodenaktivmaterial kann durch Schritte hergestellt werden, enthaltend: Bilden einer Mischung, die Li2CO3, Mn2O3, TiO2 und Al2O3 in einem wasserfreien Ethanol enthält, und Verarbeiten der Mischung durch Verwenden eines Kugelmahlens, Reinigen, Trocknen und Pelletieren der verarbeiteten Mischung, und Calcinieren der pelletierten Mischung in einer inerten Atmosphäre, um das Pulver zu erhalten.
  • Die Mischung kann Li1,25+y[Mn0,45Ti0,35]1-xAlxO2 enthalten, wobei 0,025 ≤ x ≤ 0,05 und -0,02 ≤ y ≤ 0,02 erfüllt sind.
  • Die Mischung kann Li1,25[Mn0,45Ti0,35]0,975Al0,025O2 enthalten.
  • Das Kugelmahlverfahren kann durch Mischen einer Vielzahl von ZrO2-Kugeln, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, in einer gemischten Lösung, in der Li2CO3, Mn2O3, TiO2, und Al2O3 in wasserfreiem Ethanol gemischt sind, durchgeführt werden.
  • Zum Beispiel kann eine gemischte Lösung hergestellt werden, indem die Mischung gemischt wird, die beispielsweise Li2CO3 (4,2341 g), Mn2O3 (3,2086 g), TiO2 (2,5387 g) und Al2O3 (0,11883g) in 80 ml wasserfreiem Ethanol enthält, und das Kugelmahlverfahren kann in 17 Sätzen von jeweils etwa 15 Minuten bei etwa 300 U/min/5h durchgeführt werden, indem eine ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von 10 mm aufweist, gemischt wird, 20 g einer ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von 5 mm aufweist, gemischt werden, und 8 g einer ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von 1 mm aufweist, gemischt werden.
  • Beim Calcinieren der pelletierten Mischung kann die Mischung für etwa 10 bis 14 Stunden bei einer Temperatur von 850 bis 950 °C erhitzt werden.
  • Das Verfahren kann ferner vor dem Bilden der Kohlenstoffbeschichtungsschicht ein Bilden einer Metalloxidbeschichtungsschicht enthalten, wobei ein Li-Mo-O-basiertes Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen wird.
  • Das Bilden der Metalloxidbeschichtungsschicht kann ein Mischen einer Menge von etwa 2 bis 3 Gew.-% eines Na2MoO4-Materials, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, und ein Erhitzen einer Mischung für etwa 3 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 250 bis 350 °C enthalten.
  • Das Bilden der Metalloxidbeschichtungsschicht kann ein Durchführen des Erhitzens in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre enthalten.
  • Das Bilden der Kohlenstoffbeschichtungsschicht kann ein Mischen einer Menge von etwa 2,5 bis 10 Gew.-% Pechkohlenstoff, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, und ein Erhitzen einer Mischung für etwa 3 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 250 bis 350 °C enthalten.
  • Das Bilden der Kohlenstoffbeschichtungsschicht kann ein Durchführen des Erhitzens in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre enthalten.
  • Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Auftragen des Pechkohlenstoffs auf dem einzelnen Kathodenmaterial ausreichend sein, um das Kathodenmaterial mit hoher Energiedichte bereitzustellen.
  • Durch Auftragen des Pechkohlenstoffs auf das Li-[Mn-Ti]-Al-O-basierte Kathodenaktivmaterial können insbesondere die strukturelle Stabilität und die elektrochemischen Eigenschaften des Kathodenmaterials verbessert werden, wodurch die Sicherheit bei Luftexposition erhöht wird.
  • Daher kann ein reines Elektrofahrzeugmodell geschaffen werden, und die Herstellungskosten eines batteriebetriebenen reinen Elektrofahrzeugs können im Vergleich zu Hybrid- und derivativen Elektrofahrzeugen, bei denen eine Antriebsvorrichtung auf einer bestehenden Fahrzeugstruktur angebracht ist, reduziert werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 zeigt ein XRD-Ergebnis eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 2 zeigt eine REM-Aufnahme eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 3 zeigt eine TEM-Aufnahme eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • 4 bis 7 sind Graphen, die die Ergebnisse des Evaluierens der elektrochemischen Eigenschaften eines Kathodenmaterials gemäß einem Vergleichsbeispiel, einer Ausführungsform 1, einer Ausführungsform 2 bzw. einer Ausführungsform 3 zeigen;
    • 8 bis 15 sind Graphen, die die Ergebnisse des Evaluierens der elektrochemischen Eigenschaften eines Kathodenmaterials zeigen, in denen Vergleichsbeispiel und Ausführungsform 1 jeweils 1 Stunde, 5 Stunden, 10 Stunden und 24 Stunden der Luft ausgesetzt werden; und
    • 16 bis 23 sind Graphen, die die Ergebnisse des Evaluierens der elektrochemischen Eigenschaften eines Kathodenmaterials zeigen, in denen das Vergleichsbeispiel und die Ausführungsform 1 1 Stunde, 5 Stunden, 10 Stunden bzw. 24 Stunden lang der Luft ausgesetzt werden und dann getrocknet werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise implementiert werden, und die Ausführungsformen werden zur Verfügung gestellt, um die Offenbarung der vorliegenden Offenbarung zu vervollständigen und dem Fachmann zu ermöglichen, den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu verstehen.
  • Gleiche Referenznummern beziehen sich auf gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung der Figuren. In den Zeichnungen können die Größen der Strukturen zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt sein. Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“ usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie durch diese Begriffe begrenzt sind, die nur verwendet werden, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Innerhalb des durch die vorliegende Erfindung definierten Anwendungsbereichs kann beispielsweise ein „erstes“ Element als „zweites“ Element bezeichnet werden, und ebenso kann ein „zweites“ Element als „erstes“ Element bezeichnet werden. Singularformen sind so zu verstehen, dass sie auch die Pluralbedeutung umfassen, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht.
  • Es versteht sich weiter, dass Begriffe wie „umfassen“ oder „aufweisen“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, das Vorhandensein bestimmter Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten oder Kombinationen davon spezifizieren, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten oder Kombinationen davon nicht ausschließen. Wenn ein Element wie eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat als „auf“ einem anderen Element bezeichnet wird, kann es sich direkt auf dem anderen Element befinden, oder es kann auch ein dazwischenliegendes Element vorhanden sein. Wenn ein Element, z. B. eine Schicht, ein Film, ein Bereich oder ein Substrat, als „unter“ einem anderen Element bezeichnet wird, kann es sich direkt unter dem anderen Element befinden, oder es kann auch ein dazwischenliegendes Element vorhanden sein.
  • Sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht, handelt es sich bei allen Zahlen, Figuren und/oder Ausdrücken, die in der Beschreibung verwendete Inhaltsstoffe, Reaktionsbedingungen, Polymerzusammensetzungen und Mengen von Mischungen darstellen, um Näherungswerte, die unter anderem verschiedene Messunsicherheiten widerspiegeln, die bei der Ermittlung dieser Zahlen naturgemäß auftreten. Aus diesem Grund sollte der Begriff „etwa“ in allen Fällen so verstanden werden, dass er alle diese Zahlen, Figuren und/oder Ausdrücke modifiziert. Sofern nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, wird der Begriff „etwa“ hier als innerhalb eines normalen Toleranzbereichs, z. B. innerhalb von 2 Standardabweichungen des Mittelwerts, liegend verstanden. „Ungefähr“ kann als innerhalb von 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %,4 %, 3 %, 2 %, 1 %, 0,5 %, 0,1 %,0,05 % oder 0,01 % des angegebenen Wertes verstanden werden. Sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt, werden alle hier angegebenen Zahlenwerte durch den Begriff „etwa“ modifiziert.
  • Außerdem, wenn in der Beschreibung numerische Bereiche angegeben sind, sind diese Bereiche kontinuierlich und enthalten alle Zahlen vom Minimum bis zum Maximum, einschließlich des Maximums innerhalb jedes Bereichs, sofern nicht anders definiert. Wenn sich der Bereich auf eine ganze Zahl bezieht, umfasst er außerdem alle ganzen Zahlen vom Minimum bis zum Maximum, einschließlich des Maximums innerhalb des Bereichs, sofern nicht anders definiert.
  • Wird in der Spezifikation auf einen Bereich für einen Parameter Bezug genommen, enthält dieser Parameter alle Zahlen einschließlich der Endpunkte, die innerhalb des Bereichs angegeben sind. Beispielsweise umfasst der Bereich „5 bis 10“ die Zahlen 5, 6, 7, 8, 9 und 10 sowie beliebige Unterbereiche, wie die Bereiche 6 bis 10,7 bis 10, 6 bis 9 und 7 bis 9, und alle Zahlen, wie 5,5, 6,5,7,5, 5,5 bis 8,5 und 6,5 bis 9, zwischen geeigneten ganzen Zahlen, die in den Bereich fallen. Darüber hinaus enthält der Bereich „10 % bis 30 %“ beispielsweise alle ganzen Zahlen, die Zahlen wie 10 %, 11 %, 12 % und 13 % sowie 30 % und alle Unterbereiche wie 10 % bis 15 %, 12 % bis 18 % oder 20 % bis 30 % sowie alle Zahlen wie 10,5 %, 15,5 % und 25,5 % zwischen den entsprechenden ganzen Zahlen, die in den Bereich fallen, enthalten.
  • Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug...“ oder ein ähnlicher Begriff, wie er hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen einschließt, wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoffen (z. B. Kraftstoffe, die aus Ressourcen anders als Erdöl gewonnen werden). Ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, das über zwei oder mehr Antriebsquellen verfügt, z. B. sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
  • Ein Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Material, das eine Kathode bildet, die auf die Lithium-Sekundärbatterie angewendet wird, und wird durch Auftragen von Pechkohlenstoff auf eine Oberfläche eines Kathodenaktivmaterials gebildet.
  • Bevorzugt enthält das Kathodenmaterial ein Li-[Mn-Ti]-Al-O-basiertes Kathodenaktivmaterial und eine Kohlenstoffbeschichtungsschicht, die durch Auftragen von Pechkohlenstoff auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials gebildet wird.
  • Die Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Kathode, die ein Kathodenaktivmaterial enthält, das mit Pechkohlenstoff beschichtet ist, eine Anode, die ein Anodenaktivmaterial enthält, und einen Elektrolyten enthalten.
  • Das Kathodenaktivmaterial kann ein Li-[Mn-Ti]-Al-O-basiertes Material enthalten, das eine reversible Interkalation und Deinterkalation von Lithiumionen ermöglicht.
  • In diesem Fall kann das Kathodenaktivmaterial Li1,25+y[Mn0,45Ti0,35]1-x-AlxO2 enthalten, wobei 0,025 ≤ x ≤ 0,05 und -0,02 ≤ y ≤ 0,02 erfüllt sind.
  • Insbesondere kann das Kathodenaktivmaterial weder Ni noch Co enthalten.
  • Das Kathodenaktivmaterial kann beispielsweise Li1,25[Mn0,45Ti0,35]0,975Al0,025O2 enthalten.
  • Bevorzugt kann ein Atomverhältnis von Mn und Ti und ein molares Verhältnis von Li, Al und O als Li1,25[Mn0,45Ti0,35]0,975Al0,025O2 bestimmt werden, um eine hohe reversible Kapazität zu gewährleisten und hervorragende Lebensdauereigenschaften aufrechtzuerhalten.
  • Die Kohlenstoffbeschichtungsschicht kann durch Auftragen von Pechkohlenstoff auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials gebildet werden. Der Pechkohlenstoff, der auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen wird, kann ein Weg zum Verbessern der Sicherheit sein, wenn das Kathodenaktivmaterial der Luft ausgesetzt ist.
  • Wenn die Kohlenstoffbeschichtungsschicht, d.h. der Pechkohlenstoff, auf das Kathodenaktivmaterial aufgetragen wird, kann die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials durch beschichtet sein mit der Kohlenstoffbeschichtungsschicht geschützt werden. Selbst wenn das Kathodenaktivmaterial äußerer Feuchtigkeit ausgesetzt ist, wird verhindert, dass sich die Feuchtigkeit auf das Kathodenaktivmaterial auswirkt, indem eine funktionelle Gruppe des Pechkohlenstoffs, der die Kohlenstoffbeschichtungsschicht bildet, reagiert, wodurch die Sicherheit bei Luftexposition des Kathodenaktivmaterials verbessert wird.
  • In diesem Fall kann die Kohlenstoffbeschichtung auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials durch Auftragen einer Menge von etwa 2,5 bis 10 Gew.-% Pechkohlenstoff, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, gebildet werden.
  • Insbesondere kann eine Dicke der Kohlenstoffbeschichtungsschicht etwa 10 bis 25 nm betragen.
  • Das Kathodenaktivmaterial gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Metalloxidbeschichtungsschicht enthalten, wobei ein Li-Mo-O-basiertes Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen ist.
  • In diesem Fall kann die Metalloxidbeschichtungsschicht aufgetragen werden, um die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials umzuformen.
  • Die Metalloxidbeschichtungsschicht kann beispielsweise LiaMoOb sein, wobei bevorzugt 0 ≤ a ≤ 6 und 2 ≤ b ≤ 4 erfüllt sind.
  • Die Metalloxidbeschichtungsschicht kann in einer Menge von etwa 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, aufgetragen werden.
  • In diesem Fall kann die Metalloxidbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials in einer Form einer Insel aufgetragen sein.
  • Da die Metalloxidbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials in einer Form einer Insel aufgetragen sein kann, kann die Kohlenstoffbeschichtungsschicht, die nach der Bildung der Metalloxidbeschichtungsschicht gebildet wird, auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials in einer Form einer Insel aufgetragen sein, oder kann auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials und einer Oberfläche der Metalloxidbeschichtungsschicht in einer Form einer Schicht aufgetragen sein.
  • Es wird ein Verfahren zum Herstellen des Kathodenmaterials, das wie beschrieben gebildet ist, beschrieben.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Schritte enthalten: Herstellen eines Kathodenaktivmaterials und Bilden einer Kohlenstoffbeschichtungsschicht auf einer Oberfläche des Kathodenaktivmaterials.
  • Das Verfahren kann ferner vor dem Bilden der Kohlenstoffbeschichtungsschicht ein Bilden einer Metalloxidbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials enthalten.
  • Das Kathodenaktivmaterial kann unter Verwenden eines Li-[Mn-Ti]-Al-O-basierten Materials hergestellt werden.
  • Darüber hinaus kann das Herstellen des Kathodenaktivmaterials zunächst ein Herstellen des Li-[Mn-Ti]-Al-O-basierten Materials enthalten.
  • Das Herstellen des Kathodenaktivmaterials kann ein Verfahren eines Mischens von Li2CO3, Mn2O3, TiO2 und Al2O3 in einem wasserfreien Ethanol und eines Synthetisierens dieser unter Verwenden eines Kugelmahlens enthalten.
  • Das Kugelmahlverfahren, das in dem Syntheseverfahren durchgeführt wird, kann durch Mischen einer Vielzahl von ZrO2-Kugeln, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, in einer gemischten Lösung, in der die Mischung, die Li2CO3, Mn2O3, TiO2 und Al2O3 enthält, in wasserfreiem Ethanol gemischt wird, durchgeführt werden.
  • Die gemischte Lösung kann zum Beispiel durch Mischen von Li2CO3 (4,2341 g), Mn2O3 (3,2086 g), TiO2 (2,5387 g) und Al2O3 (0,11883 g) in 80 ml wasserfreiem Ethanol hergestellt werden.
  • Das Kugelmahlverfahren kann in 17 Sätzen von jeweils etwa 15 Minuten bei etwa 300 U/min/5h durchgeführt werden, indem etwa 10 g einer ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von etwa 10 mm aufweist, gemischt werden, etwa 20 g einer ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von etwa 5 mm aufweist, gemischt werden, und etwa 8 g einer ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweist, gemischt werden.
  • Das Li-[Mn-Ti]-Al-O-basierte Material, das im Syntheseverfahren hergestellt wird, kann Li1,25+y[Mn0,45Ti0,35]1-xAlxO2 enthalten, wobei 0,025 ≤ x ≤ 0,05 und -0,02 ≤ y ≤ 0,02 erfüllt sind. Die Mischung kann beispielsweise Li1,25[Mn0,45Ti0,35]0,975Al0,025 O2 enthalten. Das synthetische Produkt, das auf diese Weise bereitgestellt wird, kann weder Ni noch Co enthalten.
  • Ein Pelletierverfahren eines Reinigens, Trocknens und Pelletierens der Mischung kann durchgeführt werden.
  • Anschließend kann ein Calcinierungsprozess zum Berechnen des pelletierten synthetischen Produkts durch Erhitzen der Mischung für etwa 10 bis 14 Stunden bei einer Temperatur von etwa 850 bis 950 °C in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden, um ein Pulver zu erhalten.
  • In einem Bereich von Calcinierungstemperatur und -zeit, der im Calcinierungsverfahren zum Synthetisieren des Kathodenaktivmaterials vorgeschlagen wird, kann ein einphasiges Material, das eine Raumgruppe von Fm - 3 m mit einer kubischen Struktur aufweist, hergestellt werden. Andererseits wird das Kathodenaktivmaterial nicht synthetisiert, wenn der vorgeschlagene Bereich von Calcinierungstemperatur und -zeit abweicht.
  • Wenn das Kathodenaktivmaterial hergestellt wird, kann ein Metalloxidbeschichtungsschicht-Bildungsvorgang eines Bildens einer Metalloxidbeschichtungsschicht durch Auftragen eines Li-Mo-O-basierten Beschichtungsmaterials auf die Oberfläche des hergestellten Kathodenaktivmaterials durchgeführt werden.
  • Der Metalloxidbeschichtungsschicht-Bildungsvorgang kann ein Bilden der Metalloxidbeschichtungsschicht durch Auftragen des Li-Mo-O-basierten Beschichtungsmaterials unter Verwenden eines Na2MoO4-Materials in Form einer Insel auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials enthalten.
  • Beispielsweise kann der Metalloxidbeschichtungsschicht-Bildungsvorgang ein Mischen einer Menge von etwa 2 bis 3 Gew.-% eines Na2MoO4-Materials, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials und ein Erhitzen einer Mischung für etwa 3 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 250 bis 350 °C in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre enthalten. Dann kann durch Reaktion zwischen dem verbleibenden Lithium auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials und einem Na2MoO4-Material das Li-Mo-O-basierte Beschichtungsmaterial in Form einer Insel auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen werden. In diesem Fall können die Mo- und O-Komponenten des Na2MoO4-Materials auf das Kathodenaktivmaterial aufgetragen werden, um die Metalloxidbeschichtungsschicht zu bilden.
  • Sobald die Metalloxidbeschichtungsschicht gebildet ist, kann ein Kohlenstoffbeschichtungsschicht-Bildungsvorgang eines Bildens einer Kohlenstoffbeschichtungsschicht durch Auftragen des Pechkohlenstoffs auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials durchgeführt werden.
  • Das Bilden der Kohlenstoffbeschichtungsschicht kann ein Mischen einer Menge von etwa 2,5 bis 10 Gew.-% des Pechkohlenstoffs, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, und ein Erhitzen der Mischung für etwa 3 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 250 bis 350°C in der inerten oder reduzierenden Atmosphäre enthalten, wodurch eine Kohlenstoffbeschichtungsschicht gebildet wird, in der der Pechkohlenstoff in Form einer Insel auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen ist oder in Form einer Schicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials und der Oberfläche der Metalloxidbeschichtungsschicht aufgetragen ist.
  • Nachdem die Metalloxidbeschichtungsschicht und die Kohlenstoffbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials gebildet sind, kann das Kathodenaktivmaterial, das die Metalloxidbeschichtungsschicht und die Kohlenstoffbeschichtungsschicht, die auf der Oberfläche davon aufgetragen sind, aufweist, in eine Kugelmahlvorrichtung mit niedriger Energie gegeben werden und das Kugelmahlverfahren kann mindestens einmal durchgeführt werden, wodurch ein Komplex, der die Metalloxidbeschichtungsschicht und die Kohlenstoffbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufweist, gebildet wird.
  • BEISPIEL
  • Die vorliegende Erfindung wird basierend auf Ausführungsformen und einem Vergleichsbeispiel beschrieben.
  • Die vorliegende Ausführungsform und das Vergleichsbeispiel wurden bereitgestellt, um die Eigenschaften des Kathodenaktivmaterials, bezogen auf die Menge des Auftragens des Pechkohlenstoffs zu überprüfen, während die Menge des Auftragens des Pechkohlenstoffs geändert wird.
  • Ausführungsform 1
  • Zunächst kann das Kathodenaktivmaterial synthetisiert werden.
  • Um eine Li1,25[Mn0,45Ti0,35]0,975Al0,025O2 Zusammensetzung mit dem Kathodenaktivmaterial zu erfüllen, wurden Li2CO3 (4,2341g, 3 - 5% Überschuss) + Mn2O3 (3,2086g, hergestellt mit MnCO3 [MnCO3 plastifiziert]) + TiO2 (2,5387g, Anatas) + Al2O3 (0,11883g) in einem Gefäß, das eine Kapazität von 80 ml aufweist, gemischt.
  • In diesem Fall werden 10mm x 10g, 5mm x 20g und 1mm x 8g in die ZrO2-Kugel gegeben, und die Kugelmahlbedingung wurde bei 300 U/min/5h für 15 Minuten in jeweils 17 Sätzen durchgeführt.
  • Nach dem Kugelmahlen wurde ein synthetisiertes Produkt, das mit Ethanol synthetisiert wurde, gewaschen, dann getrocknet und pelletiert.
  • Das pelletierte synthetische Produkt wurde für 12 Stunden bei einer Temperatur von 900 °C in einer Ar-Atmosphäre plastifiziert, um ein Pulver zu erhalten.
  • Danach wurde zur Oberflächenmodifizierung ein Na2MoO4-Material mit 2,5 Gew.-%, bezogen auf das Kathodenaktivmaterial, beigemischt und dann in einer Atmosphäre von 300 °C-4h Ar/H2 thermisch verarbeitet.
  • Nachdem 2,5 Gew.-% Pechkohlenstoff beigemischt worden waren, wurde das Gemisch für 6 Stunden bei einer Temperatur von 700 °C mit Ar/H2 -Gas thermisch behandelt.
  • Nachdem das sekundäre Kohlenstoffkugelmahlen (300 U/min / 6h, 20 Sätze für jeweils 15 Minuten) [Aktivmaterial: Acetylenschwarz = 9 Gew.-% : 1 Gew.-%, ZrO2-Kugel: 10mm x 10g, 5mm x 20g, 1mm x 4g] durchgeführt wurde, wurden das tertiäre Kohlenstoffkugelmahlen (300 U/min / 12h, 40 Sätze für jeweils 15 Minuten) und [ZrO2-Kugel: 1mm x 11g] durchgeführt, um das Kathodenaktivmaterial zu erhalten.
  • Ausführungsform 2
  • Das Kathodenaktivmaterial wurde auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 erhalten, wobei Pechkohlenstoff in einem Anteil von 5 Gew.-% aufgetragen wird.
  • Ausfühnmgsform 3
  • Das Kathodenaktivmaterial wurde auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 erhalten, wobei Pechkohlenstoff in einem Anteil von 10 Gew.-% aufgetragen wird.
  • Vergleichsbeispiel
  • Das Kathodenaktivmaterial wurde auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 1 erhalten, bei dem das Kathodenaktivmaterial ohne Auftragen des Pechkohlenstoffs erhalten wurde.
  • Röntgenbeugungsanalyse (XRD), Rasterelektronenmikroskop-(REM)-Aufnahmen und Transmissionselektronenmikroskop-(TEM)-Aufnahmen von Kathodenmaterialien gemäß dem Vergleichsbeispiel und den Ausführungsformen 1 bis 3, die wie oben beschrieben bereitgestellt wurden, wurden analysiert und die Ergebnisse davon sind in den Zeichnungen dargestellt.
  • 1 zeigt ein XRD-Ergebnis eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 zeigt eine REM-Aufnahme eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 3 zeigt eine TEM-Aufnahme eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1 zeigt XRD-Ergebnisse des Vergleichsbeispiels und der Ausführungsformen, um zu bestimmen, ob sich eine Struktur aufgrund der Freisetzung von Sauerstoff in einer Kathodenstruktur entsprechend der Bildung einer Kohlenstoffbeschichtungsschicht verändert.
  • Wie in 1 gezeigt, wurde eine Peakform der XRD-Ergebnisse der Ausführungsformen 1 bis 3, bei denen der Pechkohlenstoff mit einer Beschichtungsmenge von 2,5 Gew.-%, 5 Gew.-% bzw. 10 Gew.-% aufgetragen wurde, ähnlich aufrechterhalten wie im Vergleichsbeispiel „Rein“, bei dem der Pechkohlenstoff nicht aufgetragen wurde.
  • Basierend auf solchen Ergebnissen beeinträchtigte das Auftragen des Pechkohlenstoffs die kristalline Struktur des Kathodenmaterials nicht.
  • 2 zeigt eine REM-Aufnahme von Ausführungsformen, um zu bestimmen, ob die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials entsprechend der Bildung der Kohlenstoffbeschichtungsschicht verformt ist oder nicht.
  • Wie in 2 gezeigt, wurde die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials nicht verformt, selbst wenn der Pechkohlenstoff auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen wurde.
  • 3 zeigt derweil eine TEM-Aufnahme der Ausführungsform 3, um zu bestimmen, ob die Kohlenstoffbeschichtungsschicht durch Auftragen des Pechkohlenstoffs gebildet wurde.
  • Wie in 3 dargestellt, wurde die Kohlenstoffbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials mit einer Dicke von 10-25 nm gebildet.
  • Als nächstes wurden die elektrochemischen Eigenschaften gemäß den bereitgestellten Ausführungsformen und dem Vergleichsbeispiel gemessen, und ein Ergebnis davon ist in der Zeichnung dargestellt.
  • Zunächst werden die elektrochemischen Eigenschaften des Kathodenmaterials in Bezug auf die Menge des Auftragens des Pechkohlenstoffs untersucht.
  • 4 bis 7 sind Graphen, die die Ergebnisse der Evaluierung der elektrochemischen Eigenschaften eines Kathodenmaterials gemäß dem Vergleichsbeispiel, der Ausführungsform 1, der Ausführungsform 2 bzw. der Ausführungsform 3 zeigen, wobei eine Lade-/Entladekurve eines Zyklus und die Zyklusergebnisse des Kathodenmaterials dargestellt sind.
  • In den Ausführungsformen 1 bis 3 gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bei denen der Pechkohlenstoff mit 2,5 bis 10 Gew.-% aufgetragen ist, wurde im Vergleich zum Vergleichsbeispiel eine hohe reversible Kapazität bei ähnlichen Niveaus gesehen und eine hervorragende Lebensdauer festgestellt.
  • Wenn also eine geeignete Menge an Metalloxidbeschichtungsschicht und eine Kohlenstoffbeschichtungsschicht, die mit Pechkohlenstoff beschichtet ist, auf einem Kathodenaktivmaterial gebildet wird, sind eine hohe reversible Kapazität und hervorragende Lebensdauereigenschaften zu erwarten.
  • Anschließend werden die elektrochemischen Eigenschaften gemäß den beispielhaften Ausführungsformen und dem Vergleichsbeispiel in Bezug auf die Dauer der Exposition an der Luft gemessen, und die Ergebnisse davon sind in den Zeichnungen dargestellt.
  • 8 bis 15 sind Graphen, die die Ergebnisse der Evaluierung der elektrochemischen Eigenschaften eines Kathodenmaterials zeigen, bei dem das Vergleichsbeispiel und die Ausführungsform 1 jeweils für 1 Stunde, 5 Stunden, 10 Stunden und 24 Stunden der Luft ausgesetzt waren, wobei die Lade-/Entladekurve eines Zyklus und die Zyklusergebnisse des Kathodenmaterials gezeigt werden.
  • In der Ausführungsform 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Pechkohlenstoff mit 10 Gew.-% aufgetragen wurde, wurde im Vergleich zum Vergleichsbeispiel eine hohe reversible Kapazität festgestellt und insbesondere die Lebensdauereigenschaften wurden verbessert.
  • Als nächstes werden eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und das Vergleichsbeispiel der Luft ausgesetzt und dann getrocknet, und die elektrochemischen Eigenschaften davon in Bezug auf die Zeit der Exposition an der Luft wurden gemessen und die Ergebnisse davon sind in den Zeichnungen dargestellt.
  • 15 bis 23 sind Graphen, die die Ergebnisse der Evaluierung der elektrochemischen Eigenschaften eines Kathodenmaterials zeigen, bei dem das Vergleichsbeispiel und die Ausführungsform 1 für 1 Stunde, 5 Stunden, 10 Stunden bzw. 24 Stunden der Luft ausgesetzt waren und dann getrocknet wurden.
  • In der Ausführungsform 1, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Pechkohlenstoff mit 10 Gew.-% aufgetragen wurde, wurde im Vergleich zum Vergleichsbeispiel eine hohe reversible Kapazität festgestellt und insbesondere die Lebensdauereigenschaften wurden verbessert.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und die oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern wird durch die folgenden Ansprüche definiert. Dementsprechend kann der Fachmann die vorliegende Erfindung im Rahmen des Anwendungsbereichs in verschiedener Weise ändern und modifizieren, ohne vom technischen Geist der später zu beschreibenden Ansprüche abzuweichen.

Claims (20)

  1. Kathodenmaterial für eine Lithium-Sekundärbatterie, umfassend: ein Li-[Mn-Ti]-Al-O-basiertes Kathodenaktivmaterial; und eine Kohlenstoffbeschichtungsschicht, die Pechkohlenstoff umfasst und auf eine Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen ist.
  2. Kathodenmaterial nach Anspruch 1, wobei die Kohlenstoffbeschichtungsschicht eine Menge von 2,5 bis 10 Gew.-% Pechkohlenstoff, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, umfasst.
  3. Kathodenmaterial nach Anspruch 1, wobei das Kathodenaktivmaterial Li1,25+y[Mn0.45Ti0,35]1-xAlxO2 umfasst, wobei 0,025 ≤ x ≤ 0,05 und -0,02 ≤ y ≤ 0,02 erfüllt sind.
  4. Kathodenmaterial nach Anspruch 3, wobei das Kathodenaktivmaterial Li1,25[Mn0,45Ti0,35]0,975Al0,025O2 umfasst.
  5. Kathodenmaterial nach Anspruch 1, wobei eine Dicke der Kohlenstoffbeschichtungsschicht etwa 10 bis 25 nm beträgt.
  6. Kathodenmaterial nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Metalloxidbeschichtungsschicht, wobei ein Li-Mo-O-basiertes Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen ist.
  7. Kathodenmaterial nach Anspruch 6, wobei die Metalloxidbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials in einer Form einer Insel aufgetragen ist, und die Kohlenstoffbeschichtungsschicht auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials in einer Form einer Insel aufgetragen ist oder auf der Oberfläche des Kathodenaktivmaterials und einer Oberfläche der Metalloxidbeschichtungsschicht in einer Form einer Schicht aufgetragen ist.
  8. Kathodenmaterial nach Anspruch 1, wobei das Kathodenaktivmaterial weder Ni noch Co umfasst.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Kathodenmaterials für eine Lithium-Sekundärbatterie, umfassend: Herstellen eines Li-[Mn-Ti]-Al-O-basierten Kathodenaktivmaterials; und Bilden einer Kohlenstoffbeschichtungsschicht durch Auftragen von Pechkohlenstoff auf eine Oberfläche des Kathodenaktivmaterials.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Kathodenaktivmaterial durch Schritte hergestellt wird, umfassend: Bilden einer Mischung, die Li2CO3, Mn2O3, TiO2 und Al2O3 in einem wasserfreien Ethanol enthält, und Verarbeiten der Mischung unter Verwenden eines Kugelmahlens; Reinigen, Trocknen und Pelletieren der Mischung; und Calcinieren der pelletierten Mischung in einer inerten Atmosphäre, um Energie zu erhalten.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das synthetische Produkt, das in dem Syntheseverfahren synthetisiert wird, Li1,25+y[Mn0,45Ti0,35]1-xAlxO2 umfasst, wobei 0,025 ≤ x ≤ 0,05 und -0,02 ≤ y ≤ 0,02 erfüllt sind.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Mischung Li1,25[Mn0,45Ti0,35]0,975Al0,025O2 umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Kugelmahlverfahren durch Mischen einer Vielzahl von ZrO2-Kugeln, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen, in einer gemischten Lösung, in der Li2CO3, Mn2O3, TiO2, und Al2O3 in wasserfreiem Ethanol gemischt sind, durchgeführt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Kugelmahlverfahren in 17 Sätzen von jeweils etwa 15 Minuten bei etwa 300 U/min/5h durchgeführt wird, indem eine ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von 10 mm aufweist, gemischt wird, 20 g einer ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von 5 mm aufweist, gemischt werden, und 8 g einer ZrO2-Kugel, die einen Durchmesser von 1 mm aufweist, gemischt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei beim Calcinieren der pelletierten Mischung das synthetische Produkt für etwa 10 bis 14 Stunden bei einer Temperatur von etwa 850 bis 950 °C erhitzt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, vor dem Bilden der Kohlenstoffbeschichtungsschicht, Bilden einer Metalloxidbeschichtungsschicht, wobei ein Li-Mo-O-basiertes Beschichtungsmaterial auf die Oberfläche des Kathodenaktivmaterials aufgetragen wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bilden der Metalloxidbeschichtungsschicht ein Mischen einer Menge von etwa 2 bis 3 Gew.-% eines Na2MoO4-Materials, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, und ein Erhitzen einer Mischung für 3 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 250 bis 350 °C umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Bilden der Metalloxidbeschichtungsschicht ein Durchführen des Erhitzens in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre umfasst.
  19. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bilden der Kohlenstoffbeschichtungsschicht ein Mischen einer Menge von etwa 2,5 bis 10 Gew.-% Pechkohlenstoff, bezogen auf 100 Gew.-% des Kathodenaktivmaterials, und ein Erhitzen einer Mischung für etwa 3 bis 5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 250 bis 350 °C umfasst.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Kohlenstoffbeschichtungsschicht-Bildungsvorgang ein Durchführen des Erhitzens in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre umfasst.
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