亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

陰極活性物質及其制備方法以及陰極和鋰電池的制作方法

文檔序號:7169678閱讀:184來源:國知局
專利名稱:陰極活性物質及其制備方法以及陰極和鋰電池的制作方法
技術領域
一個或多個實施方式涉及陰極活性物質、包括所述陰極活性物質的陰極、包括所述陰極的鋰電池和制備所述陰極活性物質的方法。
背景技術
鋰過渡金屬氧化物被用作用于鋰電池的陰極活性物質,且這種鋰過渡金屬氧化物的實例為 LiNiO2' LiCoO2' LiMn2O4' LiFePO4' LiNixCo1^xO2 (O 彡 x 彡 I)和 LiNi!^yCoxMnyO2(O 彡 x 彡 O. 5,O 彡 y 彡 O. 5)。鋰鈷氧化物,例如LiCoO2相對昂貴,并具有約140mAh/g的有限電容量。當對LiCoO2 的充電電壓升至4. 2V或更高時,50%或更多的鋰遷移,并在電池中以LihCoOjl > x > 0.5)的形成存在。LihCoO2(XX). 5)結構不穩(wěn)定且其電容量經(jīng)過充放電循環(huán)迅速降低。在鋰鈷氧化物中用其它金屬代替一些鈷原子而形成的化合物,例如LiNixCcvxO2 (X =1,2)或 LiNi1^yCoxMnyO2 (O ^ x ^ O. 5,0 ^ y ^ O. 5)具有較差的溶脹抑制特性。鋰錳氧化物,例如LiMn2O4相對便宜且在室溫下穩(wěn)定。通常,鋰錳氧化物通過固態(tài)反應法或高溫下的熔鹽解析法來制備。高溫下形成的鋰錳氧化物具有不穩(wěn)定結構。同時, 如果鋰錳氧化物在低溫下形成,其初級粒子直徑減小,從而其比表面積增大。因此,低溫下形成的鋰錳氧化物的循環(huán)特性和穩(wěn)定性在高溫充放電期間可能會降低。

發(fā)明內容
一個或多個實施方式包括一種陰極活性物質。一個或多個實施方式包括一種包括所述陰極活性物質的陰極。一個或多個實施方式包括一種包括所述陰極的鋰電池。一個或多個實施方式包括一種制備所述陰極活性物質的方法。在以下的說明書中將部分闡明其它方面,且部分內容在說明書中將是明顯的,或可通過實施所呈現(xiàn)的各實施方式而理解。根據(jù)一個或多個實施方式,陰極活性物質包括鋰錳氧化物,所述鋰錳氧化物的初級粒子具有I μ m或更大的直徑,且所述鋰錳氧化物具有I (111)/1 (311)的X射線衍射 (XRD)峰強度比為I. O或更高的尖晶石結構;和硼元素,布置在由所述初級粒子內部和所述初級粒子表面上組成的組中的至少一個位置上。根據(jù)一個或多個實施方式,陰極包括如上所述的陰極活性物質。根據(jù)一個或多個實施方式,鋰電池包括如上所述的陰極。根據(jù)一個或多個實施方式,制備陰極活性物質的方法包括混合鋰前體、錳前體、含硼化合物和可選的摻雜劑前體以制備混合物;以及在約700至約900°C的溫度下煅燒所述混合物。


由以下結合附圖的各實施方式說明中,這些和/或其它方面將變得明顯且更容易理解,其中圖IA為根據(jù)實施例I制備的陰極活性物質粉末的X射線衍射(XRD)光譜;圖IB為根據(jù)對比例I制備的陰極活性物質粉末的XRD光譜;圖2A為根據(jù)制備例I制備的陰極活性物質粉末的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像;圖2B為根據(jù)對比例I制備的陰極活性物質粉末的SEM圖像;且圖3為根據(jù)一個實施方式的鋰電池的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)將參照實施例示于附圖中的各實施方式,其中相同的附圖標記在全文中表示相同元件。在這點上,本發(fā)明各實施方式可具有不同形式,且不應該解釋為受限于本文中所描述的說明。因此,以下通過參考附圖僅說明各實施方式以解釋本說明書的各方面。以下,將詳細說明根據(jù)一個或多個實施方式的陰極活性物質、包括該陰極活性物質的陰極、包括該陰極的鋰電池和制備該陰極活性物質的方法。根據(jù)一個實施方式的陰極活性物質包括鋰錳氧化物,該鋰錳氧化物的初級粒子具有Iym或更大的直徑,且該鋰錳氧化物具有1(111)/1(311)的X射線衍射(XRD)峰強度比為I. O或更高的尖晶石結構;和硼元素,該硼元素布置在由所述初級粒子內部和所述初級粒子表面上組成的組中的至少一個位置上。圖IA示出了在18.5±1°的布拉格角2 Θ具有對應于(111)晶面的峰和在 36. 2±0. 2°的布拉格角2 Θ具有對應于(311)晶面的峰的陰極活性物質的XRD光譜。對應于(111)晶面的峰與對應于(311)晶面的峰的峰強度比,例如1(111)/1(311)為I. O或更高。例如,峰強度比1(111)/1(311)可為約I. O至約3.0。例如,峰強度比I (111)/1 (311) 可為約I. 5至約3. O。例如,峰強度比1(111)/1(311)可為約2. O至約3. O。除了鋰錳氧化物,上述陰極活性物質還包括在鋰錳氧化物的初級粒子內部或在鋰錳氧化物的初級粒子表面上的硼元素。上述硼元素為制備陰極活性物質中使用的硼化合物的殘留物。上述陰極活性物質的結晶度可通過增加鋰錳氧化物的初級粒子直徑來改善。全部或一部分鋰錳氧化物可具有結晶度。由于鋰錳氧化物的高結晶度,包括上述陰極活性物質的電池可具有良好的充放電特性。此外,可抑制錳(Mn)的滲漏,從而包括上述陰極活性物質的電池可具有良好的高溫充放電特性和高溫下的高穩(wěn)定性。上述鋰錳氧化物的初級粒子直徑可為約5 μ m或更大。例如,鋰錳氧化物的初級粒子直徑可為約6 μ m或更大。例如,鋰錳氧化物的初級粒子直徑可為約5至約20 μ m。例如, 鋰錳氧化物的初級粒子直徑可為約5至約10 μ m。例如,鋰錳氧化物的初級粒子直徑可為約 6至約10 μ m。當鋰錳氧化物的初級粒子直徑為約5μπι或更大時,包括上述陰極活性物質的電池可具有良好的充放電特性和較高的高溫穩(wěn)定性。
在上述陰極活性物質的XRD光譜中,對于CuK-α特征X射線波長1.541Α在 36. 2±0. 2。的布拉格角2 Θ處的峰的半峰全寬(FWHM)可為O. 6或更低。例如,根據(jù)本實施方式的鋰錳氧化物相比低結晶度或非結晶的鋰錳氧化物具有更尖的峰。例如,F(xiàn)WHM可為約O. 01至約O. 6。例如,F(xiàn)WHM可為約O. 2至約O. 5。例如,F(xiàn)WHM可為約O. 2至約O. 4。例如,F(xiàn)WHM可為約O. 25至約O. 35。上述陰極活性物質的比表面積可為約O. 2至約I. 3m2/g。當陰極活性物質的比表面積在上述范圍內時,包括上述陰極活性物質的電池可具有增強的充放電特性和高溫穩(wěn)定性。上述鋰錳氧化物的二級粒子可具有約10至約20 μ m的平均粒徑(D50)。二級粒子是指通過多個初級粒子凝聚形成的狀態(tài)粒子。二級粒子的平均粒徑(D50)可用激光式粒子分布測量裝置測定。當二級粒子的平均粒徑(D50)在上述范圍內時,包括上述陰極活性物質的電池可具有增強的充放電特性和高溫穩(wěn)定性。基于陰極活性物質的總重量,布置在初級粒子內部或初級粒子表面上、或者同時布置在初級粒子內部和初級粒子表面上的硼元素的量可為約I至約2000ppm。例如,硼元素的量可為約100至約2000ppm。例如,硼元素的量可為約400至約1800ppm。例如,硼元素的量可為約400至約lOOOppm。例如,硼元素的量可為約400至約800ppm。上述鋰錳氧化物可由以下通式I表示< 通式 1>LixMn2_yMy04其中,0.9彡 X彡 I. 4,0 ^ y ^ 1,且 M 包括選自由 Al、Co、Ni、Cr、Fe、Zn、Mg 和 Li 組成的組中的一種或多種金屬。例如,上述鋰錳氧化物可由以下通式2表示< 通式 2>LixMn2_yAly04其中,0.9彡X彡1.4且O彡y彡I。例如,上述鋰錳氧化物可為LiMn2O4或LiaMn2^bAlbO4 (O. 9彡a彡I. 2,O彡b彡O. 2)。根據(jù)一個實施方式的陰極包括上述陰極活性物質。上述陰極可通過例如以預定形式模壓包括陰極活性物質和粘合劑的陰極活性物質組合物,或在集流體如銅箔或鋁箔上沉積上述陰極活性物質組合物來形成。例如,混合上述陰極活性物質、導電劑、粘合劑和溶劑來制備陰極活性物質組合物。將陰極活性物質組合物直接涂布在金屬集流體上以形成陰極板?;蛘撸蓪㈥帢O活性物質組合物澆鑄在單獨的支撐體上,并將與支撐體分離的膜層壓在金屬集流體上來形成陰極板。然而,陰極可不限于此。用于上述陰極中的導電劑可為炭黑或石墨粒子,但不限于此。例如,導電劑可為本領域中用作導電劑的多種材料中的任意一種。用于上述陰極的粘合劑可為偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯 (PVDF)、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、它們的混合物、或苯乙烯丁二烯橡膠類聚合物,但不限于此。例如,粘合劑可為本領域中用作粘合劑的多種材料中的任意一種。上述溶劑可為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、丙酮或水,但不限于此。例如,上述溶劑可為本領域中使用的各種材料中的任意一種。在此使用的陰極活性物質、導電劑、粘合劑和溶劑的量可以以與傳統(tǒng)鋰電池中使用的相同水平使用。根據(jù)鋰電池的目的或結構,在本文中可省略選自由導電劑、粘合劑和溶劑組成的組中的至少一種。根據(jù)一個實施方式的鋰電池包括陰極,該陰極包括上述陰極活性物質?,F(xiàn)將詳細說明制備鋰電池的方法實例。首先,用形成陰極的上述方法制備陰極。然后,混合陽極活性物質、導電劑、粘合劑和溶劑以制備陽極活性物質組合物。該陽極活性物質組合物可直接涂布在金屬集流體上并干燥以制備陽極板?;蛘撸蓪㈥枠O活性物質組合物澆鑄在單獨的支撐體上,并將與支撐體分離的膜層壓在金屬集流體上來形成陽極板。陽極活性物質可為能嵌入和解嵌鋰的化合物,并可為本領域中用作陽極活性物質的多種材料中的任意一種。陽極活性物質物質的實例為鋰金屬、鋰合金、含碳材料、石墨和它們的混合物。用于陽極活性物質組合物的導電劑、粘合劑和溶劑可與陰極活性物質組合物使用的那些相同。同樣,選自由陰極活性物質組合物和陽極活性物質組合物組成的組中的至少一種可進一步包括增塑劑以在陰極板或陽極板內形成孔隙。在此使用的陽極活性材料、導電劑、粘合劑和溶劑的量可以以與傳統(tǒng)鋰電池中使用的相同水平使用。根據(jù)鋰電池的目的或結構,在本文中可不使用選自由導電劑、粘合劑和溶劑組成的組中的至少一種。然后,制備將插入陰極和陽極之間的隔板。隔板可為鋰電池中常用的多種隔板中的任意一種。隔板可具有對離子流的低抵抗性和高電解液保持能力。隔板的實例為玻璃纖維、聚酯、特氟隆、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)和它們的組合,且這些隔板可為非紡織纖維形式或紡織纖維形式。例如,適用于鋰離子電池的隔板可為包括例如聚乙烯或聚丙烯的可卷繞隔板,且適用于鋰離子聚合物電池的隔板可為具有優(yōu)異的有機電解液保持能力的隔板。現(xiàn)將詳細說明形成隔板的方法實例。混合聚合物樹脂、填料和溶劑以制備隔板組合物??蓪⒏舭褰M合物直接涂布在電極上并干燥以形成隔板?;蛘?,可將隔板組合物澆鑄在支撐體上,干燥,然后與支撐體分離作為隔板膜,然后可將隔板膜層壓在電極上,從而形成隔板。用于形成隔板的聚合物樹脂可不具體限定,并可為本領域中用作電極板的粘合劑的多種材料中的任意一種。上述聚合物的實例為偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯和它們的混合物。然后,制備電解質。上述電解質可為有機電解液。此外,上述電解質可改為固態(tài)。固態(tài)電解質的實例為氧化硼、氮氧化鋰,但不限于此。固態(tài)電解質可為本領域中使用的多種固態(tài)電解質中的任意一種。固態(tài)電解質可通過例如濺射形成在陽極上。例如,有機電解液可用作上述電解質。有機電解液可通過在有機溶劑中溶解鋰鹽來制備。上述有機溶劑可為本領域中使用的多種有機溶劑中的任意一種。有機溶劑的實例為碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸亞丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲基異丙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、苯基腈、乙腈、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、Y-丁內酯、二氧戊環(huán)、4-甲基二氧戊環(huán)、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亞砜、二氧六環(huán)、1,2-二甲氧基乙烷、環(huán)丁砜、二氯乙烷、氯苯、硝基苯、二乙二醇、二甲醚和它們的混合物。上述鋰鹽可為本領域中使用的多種鋰鹽中的任意一種。鋰鹽的實例為LiPF6、 LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3S03、Li (CF3SO2) 2N、LiC4F9SO3^ LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1S02) (CyF2y+1S02)(其中x和y分別為自然數(shù))、LiCl、LiI和它們的混合物。參照圖3,鋰電池I包括陰極3、陽極2和隔板4。將陰極3、陽極2和隔板4卷繞或折疊以容納在電池殼5內。然后,將有機電解液注入電池殼5內,并用蓋組件6密封所得結構,從而完全制造鋰電池I。電池殼可具有圓柱形、矩形或薄膜形式。例如,鋰電池I可為大薄膜型電池。在另一實施方式中,鋰電池I可為鋰離子電池。同時,電池組件可通過將隔板插入陰極和陽極之間來形成??蓪⒍鄠€電池組件堆疊在雙單元結構內,然后充滿有機電解液,并將所得結構容納在袋內并密封,從而完成鋰離子聚合物電池的制造。此外,電池組件可互相堆疊以形成電池組,且該電池組可用于高容量高性能設備, 如筆記本電腦、手機、電動車(EV)等。上述鋰電池具有增強的高溫充放電特性和高溫穩(wěn)定性,因而該鋰電池適用于EV。 例如,鋰電池可用于混合動力車,如充電式混合動力電動車(PHEV)。根據(jù)一個實施方式,制備陰極活性物質的方法包括混合鋰前體、錳前體、含硼化合物和可選的摻雜劑前體以制備混合物;以及在約700至約900°C的溫度下煅燒該混合物。在上述制造方法中加入含硼化合物甚至在低溫下也能夠生產(chǎn)粒徑和結晶度增加的活性物質粉末。在上述方法中,混合鋰前體、錳前體和含硼化合物以制備混合物,并另外向該混合物加入摻雜劑前體。在這點上,摻雜劑前體的加入是可選的。例如,該方法可不包括混合錳前體和摻雜劑前體的單獨過程。基于上述混合物的總重量,上述含硼化合物的含量可為約O. I至約10重量 (wt) %。例如,基于上述混合物的總重量,含硼化合物的含量可為約O. 5至約10wt%。例如,基于上述混合物的總重量,含硼化合物的含量可為約O. 5至約5wt%。例如,基于上述混合物的總重量,含硼化合物的含量可為約O. 5至約2wt%。當含硼化合物的含量以混合物的總重量計為O. 5wt%或更高時,包括上述陰極活性物質的電池具有進一步增強的充放電特性和更高的高溫穩(wěn)定性。上述含硼化合物可包括選自由B203、H3B03和Li2B4O7組成的組中的一種或多種化合物,但不限于此。例如,含硼化合物可為本領域中包含硼元素的多種化合物中的任意一種??蛇x地用于上述方法中的摻雜劑前體可包括選自由Al、Co、Ni、Cr、Fe、Zn、Mg和 Li組成的組中的至少一種。例如,摻雜劑可包括A1203?;诨旌衔锏目傊亓浚瑩诫s劑前體的含量可為約O. 5至約2. 5wt%,但不限于此。例如,上述煅燒可在約700至約900°C的溫度下進行。例如,煅燒可在約800至約 9000C的溫度下進行。例如,上述煅燒可在約700至約800°C的溫度下進行。
上述方法中的煅燒可在空氣中進行約5至約30小時。例如,煅燒可在干燥空氣中進行約15至約25小時。例如,上述陰極活性物質可通過在空氣中將包括作為鋰前體的Li2CO3,作為錳前體的Mn02、Mn3O4或Mn2O3,作為含硼化合物的Li2B4O7或H3BO3,以及可選的MgO、NiO或Al2O3在約700至約900°C的溫度下煅燒約5至約30小時來制備。參照以下實施例將更詳細地說明各實施方式。這些實施例僅用于說明目的,并不是要限制各實施方式的范圍。(陰極活性物質的制備)實施例I :Li夂Mn^Al^O!的制備將碳酸鋰(Li2CO3)、二氧化錳(MnO2)、氧化鋁(Al2O3)和硼酸(H3BO3)用作原材料。為了制備 175. 81mol 的 Lihtl5Mnh85AlaiO4,以 Li : Mn : Al 的摩爾比為 I. 05 1.85 O. I的量混合碳酸鋰(Li2CO3)、二氧化錳(MnO2)和氧化鋁(Al2O3),然后將硼酸加入其中以制備混合物?;诨旌衔锏目傊亓?,硼酸在混合物中的含量為O. 5wt%。在研缽內混合上述原材料,在對燃燒爐供應干燥空氣的同時在800°C的溫度下于燃燒爐中熱處理該混合物20小時以制備陰極活性物質。在燃燒爐內冷卻該陰極活性物質。 上述陰極活性物質粉末的平均初級粒子直徑為6 μ m。平均初級粒子直徑基于陰極活性物質的SM圖像測定。圖2A示出了根據(jù)實施例I制備的陰極活性物質的初級粒子的SM圖像。實施例2以與實施例I相同的方式制備陰極活性物質初級粒子,區(qū)別在于硼酸的含量為 O. 3wt%。上述陰極活性物質初級粒子的直徑為I μ m。實施例3以與實施例I相同的方式制備陰極活性物質初級粒子,區(qū)別在于硼酸的含量為
0.7wt%。上述陰極活性物質初級粒子的直徑為8 μ m。實施例4以與實施例I相同的方式制備陰極活性物質初級粒子,區(qū)別在于硼酸的含量為
1.0wt%。上述陰極活性物質初級粒子的直徑為9 μ m。實施例5以與實施例I相同的方式制備陰極活性物質初級粒子,區(qū)別在于熱處理溫度為 700°C。上述陰極活性物質初級粒子的直徑為3 μ m。實施例6以與實施例I相同的方式制備陰極活性物質初級粒子,區(qū)別在于熱處理溫度為 900°C。上述陰極活性物質初級粒子的直徑為7 μ m。對比例I以與實施例I相同的方式制備陰極活性物質初級粒子,區(qū)別在于不使用硼酸。上述陰極活性物質初級粒子的直徑為O. 2 μ m。圖2B示出了根據(jù)對比例I制備的陰極活性物質的初級粒子的SEM圖像。對比例2以與實施例I相同的方式制備陰極活性物質初級粒子,區(qū)別在于使用A1F3代替硼酸。上述陰極活性物質初級粒子的直徑為O. 2 μ m。
對比例3在氮氣氛下將O. 5摩爾的硫酸錳加入到3. 5摩爾的氫氧化鈉中以制備氫氧化錳。 在這點上,將混合物的總量設定為1L。使氫氧化錳在90°C的溫度下熟化I小時。熟化后, 對其供應空氣以在90°C的溫度下使錳氧化。然后,將制得的產(chǎn)物洗滌并干燥以制備氧化錳粒子粉末。通過使用壓濾機用比氧化錳的重量多5倍重量的水洗滌包含氧化錳粒子的水懸浮液,然后稀釋至氧化錳粒子的濃度為10wt%。對反應器內的所得懸浮液連續(xù)供給 O. 2mol/l的鋁酸鈉水溶液,直至Mn Al的摩爾比為95 5。在反應器內,使用攪拌器連續(xù)進行攪拌,同時對其自動供應O. 2mol/l硫酸水溶液以調節(jié)pH為8±0. 5,從而制備包含涂有氫氧化鋁的氧化錳的懸浮液。通過使用壓濾機用比氧化錳的重量多10倍重量的水洗滌該懸浮液,然后干燥,從而制備涂有氫氧化鋁的氧化錳粒子。將涂有氫氧化鋁的Mn3O4粒子粉末、碳酸鋰和硼酸干混I小時以制備均勻的混合物。在這點上,調節(jié)涂有氫氧化鋁的Mn3O4粒子粉末、碳酸鋰和硼酸的含量,使Li Mn Al 的摩爾比為1.072 1.828 O. 10,且硼酸中的硼與Mn的比例為2. Omol %。將30g的所得混合物放入氧化鋁坩堝內,并在空氣中在960°C的溫度下保持3小時。由此,得到陰極活性物質粒子粉末。上述陰極活性物質初級粒子的直徑為5. O μ m。(陰極和鋰電池的制備)實施例7以93 3的重量比均勻地混合根據(jù)實施例I制備的陰極活性物質粉末和含碳導電劑(科琴黑,EC-600JD),然后對其加入聚偏二氟乙烯(PVDF)粘合劑溶液,從而制備陰極活性物質含碳導電劑粘合劑的重量比為93 : 3 : 4的陰極活性物質漿料。用上述活性物質漿料涂布15 μ m厚的鋁箔,并干燥以制備陰極板,然后另外真空干燥該陰極板以制造直徑為12mm的硬幣電池。在制造硬幣電池中,將金屬鋰用作反電極,將聚丙烯隔板(Cellgard 35l0)用作隔板,并將溶解在以3 7的體積比包含碳酸亞乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)的混合溶劑中的1.3MLiPF6用作電解質。實施例8至12以與實施例7相同的方式制造鋰電池,區(qū)別在于以與實施例7相同的方式使用根據(jù)實施例2至6制備的陰極活性物質粉末。對比例4以與實施例7相同的方式制造鋰電池,區(qū)別在于使用根據(jù)對比例I制備的陰極活性物質粉末。對比例5和6以與對比例4相同的方式制造鋰電池,區(qū)別在于使用根據(jù)對比例2和3制備的陰極活性物質粉末。評價例I :XRD測試對根據(jù)實施例I和對比例I制備的陰極活性物質粉末進行XRD測試。用CuK-a 特征X射線波長1.541A進行測試。
如圖IA和IB所示,根據(jù)實施例I和對比例I制備的陰極活性物質初級粒子在 18. 5±1°的布拉格角2 Θ具有對應于(111)晶面的峰和在36. 2±0. 2°的布拉格角2 Θ具有對應于(311)晶面的峰。如圖IA所示,對于實施例I的陰極活性物質初級粒子,對應于(111)晶面的峰與對應于(311)晶面的峰的峰強度比,即1(111)/1(311)為2. 53,且在36. 2±0. 2°的布拉格角 2 Θ 的峰的 FWHM 為 O. 3±0. 05。。另一方面,如圖IB所示,對于對比例I的陰極活性物質初級粒子,在36. 2±0. 2° 的布拉格角2 Θ的峰的FWHM為O. 7±0.05°。例如,實施例I的陰極活性物質具有更好的結晶度,因而相比對比例I的陰極活性物質具有更小的FWHM。評價例2 =BET比表面積的評價評價根據(jù)實施例I至6以及對比例I和2制備的各陰極活性物質粉末的BET比表面積,結果示于以下表I中?!幢?>
權利要求
1.一種陰極活性物質,包括鋰錳氧化物,所述鋰錳氧化物包括具有I μ m或更大直徑的初級粒子,并具有I (111)/ I (311)的X射線衍射峰強度比為I. O或更高的尖晶石結構;和硼元素,所述硼元素布置在由所述初級粒子內部和所述初級粒子表面上組成的組中的至少一個位置上。
2.根據(jù)權利要求I所述的陰極活性物質,其中,所述初級粒子具有5μ m至10 μ m的直徑。
3.根據(jù)權利要求I所述的陰極活性物質,其中,所述I(111)/1 (311)的X射線衍射峰強度比為I. 5至3. O。
4.根據(jù)權利要求I所述的陰極活性物質,其中,對于CuK-α特征X射線波長1.541A在 36. 2±0. 2°的布拉格角2 Θ的峰的半峰全寬為O. 6或更低。
5.根據(jù)權利要求I所述的陰極活性物質,其中,所述陰極活性物質的比表面積為O.2m2/g 至 I. 3m2/g。
6.根據(jù)權利要求I所述的陰極活性物質,其中,所述鋰錳氧化物的平均二級粒子直徑 D50 為 10 μ m 至 20 μ m。
7.根據(jù)權利要求I所述的陰極活性物質,其中,基于所述陰極活性物質的總重量,所述硼元素的量為Ippm至2000ppm。
8.根據(jù)權利要求I所述的陰極活性物質,其中,所述鋰錳氧化物由以下通式I表示<通式1>LixMn2^yMyO4其中,O. 9≤X≤I. 4,O≤y≤1,且M包括選自由Al、Co、Ni、Cr、Fe、Zn、Mg和Li組成的組中的一種或多種金屬。
9.根據(jù)權利要求I所述的陰極活性物質,其中,所述鋰錳氧化物由以下通式2表示<通式2>LixMn2^yAlyO4其中,O. 9≤X≤I. 4且O≤y≤I。
10.一種陰極,包括權利要求I至9中任意一項所述的陰極活性物質。
11.一種鋰電池,包括權利要求10所述的陰極。
12.—種制備陰極活性物質的方法,所述方法包括混合鋰前體、錳前體、含硼化合物制備混合物;和在700°C至900°C的溫度下煅燒所述混合物。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法,進一步包括將摻雜劑前體與所述鋰前體、所述錳前體和所述含硼化合物混合以制備所述混合物。
14.根據(jù)權利要求12所述的方法,其中,基于所述混合物的總重量,所述含硼化合物的含量為O. Iwt%至IOwt%。
15.根據(jù)權利要求13所述的方法,其中,基于所述混合物的總量,所述含硼化合物的含量為 O. Iwt%至 IOwt%。
16.根據(jù)權利要求12所述的方法,其中,所述含硼化合物包括選自由B203、H3BO3和 Li2B4O7組成的組中的至少一種材料。
17.根據(jù)權利要求13所述的方法,其中,所述含硼化合物包括選自由B203、H3BO3和 Li2B4O7組成的組中的至少一種材料。
18.根據(jù)權利要求13所述的方法,其中,所述摻雜劑前體包括選自由Al、Co、Ni、Cr、Fe、 Zn、Mg和Li組成的組中的至少一種。
19.根據(jù)權利要求12
20.根據(jù)權利要求13所述的方法,其中,所述煅燒在空氣中進行5至30小時。 所述的方法,其中,所述煅燒在空氣中進行5至30小時。
全文摘要
一種陰極活性物質,包括鋰錳氧化物,所述鋰錳氧化物的初級粒子具有約1μm或更大的直徑,且所述鋰錳氧化物具有I(111)/I(311)的X射線衍射(XRD)峰強度比為約1.0或更高的尖晶石結構;和硼元素,布置在由所述初級粒子內部和所述初級粒子表面上組成的組中的至少一個位置上。本發(fā)明還公開了包括所述陰極活性物質的陰極、包括所述陰極的鋰電池,和制備所述陰極活性物質的方法。
文檔編號H01M4/131GK102593456SQ201110448009
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2011年1月12日
發(fā)明者宋美蘭, 徐真亨, 樸容撤, 李賢德, 柳螺凜, 許京宰, 金珉周 申請人:三星Sdi株式會社
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1