單
[0084] 1正極材料
[0085] 2第一裡化合物
[0086] 3碳材料層(無定形和/或石墨締結(jié)構(gòu)碳）
[0087] 3a第一碳材料層 [008引3b第二碳材料層
[0089] 4第二裡化合物
[0090] 5導(dǎo)電碳材料
[0091] 5a導(dǎo)電碳粉末材料
[0092] 5b導(dǎo)電碳纖維材料
[0093] 6石墨締結(jié)構(gòu)層
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種正極材料，其為復(fù)合鋰材料，包含： 第一鋰化合物，其為顆粒狀； 第一碳材料層，其在第一鋰化合物顆粒的全部表面上； 第二鋰化合物，其在第一碳材料層的部分或全部表面上形成薄膜層； 第二碳材料層，其在第二鋰化合物的薄膜層的全部表面上； 其特征在于，第一和第二碳材料層的碳材料獨(dú)立地選自無定形碳材料、石墨稀結(jié)構(gòu)型 碳材料或者其組合；以及 其中，第一和第二鋰化合物不直接物理接觸。2. 權(quán)利要求1所述的正極材料，其特征在于所述第一鋰化合物包含層狀鋰化合物、尖晶 石型鋰化合物，或者其組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極材料，其特征在于所述的層狀鋰化合物為α-層狀Li(Nia/ Mnp/CoY)〇2,其中 α+β+γ =1。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的正極材料，其特征在于所述的尖晶石型鋰化合物為尖晶石型 Li(Ni?i/Mne)〇4,其中 δ+ε = 2。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的正極材料，其進(jìn)一步包含包括選自元素周期表第 3-6族的元素或其氧化物或者鹵化鋁化合物的化合物，所述的化合物存在于第一鋰化合物 的顆粒的表面上。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的正極材料，其特征在于選自周期表第3-6族的元素為鋁、鉬、 鈦、錯(cuò)或者硫。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的正極材料，其特征在于鹵化鋁化合物為氟化鋁。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的正極材料，其特征在于所述的第二鋰化合物包含 含鋰磷酸鹽化合物，含鋰硅酸鹽化合物，或者其組合。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的正極材料，其特征在于含鋰磷酸鹽化合物是橄欖石型Li (Fee/ Con/Mne )P〇4，其中 ζ+η+θ = 1。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的正極材料，其特征在于所述的含鋰硅酸鹽化合物是Li(Fei/ C〇K/Mru)Si〇4,其中 ι+κ+λ=1。11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的正極材料，其進(jìn)一步包含導(dǎo)電碳材料，其中第二 碳材料層和導(dǎo)電碳材料的表面層熔融結(jié)合。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的正極材料，其特征在于所述的熔融結(jié)合通過至少一種選自 煅燒和機(jī)械化學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)。13. 根據(jù)權(quán)利要求11或者12所述的正極材料，其特征在于所述導(dǎo)電碳材料包含至少一 種選自導(dǎo)電碳粉末和導(dǎo)電碳纖維的導(dǎo)電碳材料。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的正極材料，其特征在于導(dǎo)電碳粉末包含至少一種選自如下 的粉末：乙炔黑、ke t j en黑和部分包括石墨晶體的粉末。15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的正極材料，其特征在于所述導(dǎo)電碳纖維包括至少一種選自 如下的纖維:碳纖維、石墨纖維、氣相生長(zhǎng)碳纖維、碳納米纖維和碳納米管。16. 根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的正極材料，其用于制備鋰二次電池的正極。17. 包含權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的正極材料的正極。18. 權(quán)利要求17所述的正極，進(jìn)一步包含粘合劑。19. 權(quán)利要求18所述的正極，其特征在于所述粘合劑選自含氟樹脂（例如聚四氟乙烯、 聚偏氟乙烯和氟橡膠）、熱塑性樹脂(如聚丙烯和聚乙烯）、丙烯酸樹脂材料、苯乙烯-丁二烯 基材料和其組合。20. 權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)所述的正極，進(jìn)一步包含集電體。21. -種鋰二次電池，其包含至少一個(gè)權(quán)利要求17-20中任一項(xiàng)所述的正極，至少一個(gè) 陰極和至少一種電解質(zhì)。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的鋰二次電池，進(jìn)一步包含在至少一個(gè)堆疊的正極和負(fù)極間 的分隔體，和浸有正極與負(fù)極的電解質(zhì)溶液。23. 根據(jù)權(quán)利要求21或者22所述的鋰二次電池，其特征在于所述的負(fù)極包含選自如下 的材料:人造石墨、包括金屬硅的復(fù)合負(fù)極材料、涂覆有導(dǎo)電碳的氧化硅/金屬硅粉末與涂 覆有導(dǎo)電碳的石墨粉末的復(fù)合物。24. 根據(jù)權(quán)利要求22或者23所述的鋰二次電池，其特征在于分隔體選自合成樹脂膜和 纖維或者無機(jī)纖維形成的分隔體。25. 根據(jù)權(quán)利要求22或者23所述的鋰二次電池，其特征在于分隔體選自聚乙烯膜、聚丙 烯膜、聚乙烯紡織布、聚乙烯無紡織布、聚丙烯紡織布、聚丙烯無紡織布、玻璃纖維形成的分 隔體、纖維素纖維形成的分隔體和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯纖維形成的分隔體。26. 根據(jù)權(quán)利要求21-25中任一項(xiàng)所述的鋰二次電池，其特征在于所述的電解質(zhì)為非水 電解質(zhì)溶劑，其包括非水溶液和至少一種鋰鹽，或者離子導(dǎo)電聚合物。27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的鋰二次電池，其特征在于所述的非水溶劑為碳酸烷基酯或 者碳酸烷基酯的混合物。28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的鋰二次電池，其特征在于所述的非水溶劑選自碳酸亞乙酯 (EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(MEC)和其組合。29. 根據(jù)權(quán)利要求26-28中任一項(xiàng)所述的鋰二次電池，其特征在于所述的鋰鹽選自六氟 磷酸鋰(LiPF6)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、三氟甲烷磺酸鋰(LiS0 3CF4)或者類似物。30. -種制備權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的正極材料的方法，包括如下步驟： a) 提供第一鋰化合物的顆粒； b) 在步驟(a)提供的顆粒的全部表面上形成第一碳材料層，以提供涂覆有碳的顆粒； c) 在步驟(b)提供的涂覆有碳的顆粒的部分或者全部上形成第二鋰化合物的薄膜層； 和 d) 在第二鋰化合物的薄膜層的全部表面上涂覆第二碳材料層，以提供正極材料。31. 權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括混合步驟(d)的材料和導(dǎo)電碳材料，和熔融粘 合導(dǎo)電碳材料和第二碳材料層。32. 權(quán)利要求30或者31所述的方法，進(jìn)一步包括將步驟(a)提供的顆粒與包含選自周期 表第3-6族的元素或者其氧化物或者鹵化鋁化合物的化合物相混合。33. -種系統(tǒng)，其包括權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的正極材料、權(quán)利要求17-20中任一 項(xiàng)所述的正極或者權(quán)利要求21-29中任一項(xiàng)所述的鋰二次電池。34. 權(quán)利要求21-29中任一項(xiàng)所述的鋰二次電池的用途，其用作工業(yè)電池。35. 權(quán)利要求21-29中任一項(xiàng)所述的鋰二次電池的用途，其用作車載電池。36. 權(quán)利要求21-29中任一項(xiàng)所述的鋰二次電池的用途，用于電動(dòng)或者混合動(dòng)力車或者 普通IT設(shè)備。
【專利摘要】提供了一種車載應(yīng)用中的具有高輸出、高能量密度和/或長(zhǎng)循環(huán)壽命的正極材料。所述正極材料用于制備鋰二次電池的正極，該正極材料是一種復(fù)合鋰材料，其包括第一鋰化合物和第二鋰化合物。具體地，所述第一鋰化合物是顆粒狀，并且包括至少一種選自層狀鋰化合物和尖晶石型鋰化合物的化合物。優(yōu)選地，第二鋰化合物包括至少一種選自含鋰磷酸鹽化合物和含鋰硅酸鹽化合物的化合物。無定形碳材料層和/或石墨烯結(jié)構(gòu)碳材料層在第一鋰化合物和第二鋰化合物的全部表面上。所述第二鋰化合物在第一鋰化合物的顆粒的表面上的碳材料層的部分或者全部表面上形成薄膜層。
【IPC分類】B60K1/04, H01M4/139, H01M2/16, H01M10/052, H01M4/13, H01M10/056, B60L11/18
【公開號(hào)】CN105556710
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480045979
【發(fā)明人】澤井岳彥, 齊藤慎治, 浦尾和則, 中井和馬, K·扎吉布, A·蓋爾斐, M·東蒂格尼
【申請(qǐng)人】魁北克電力公司, 斯亦安有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2014年8月21日
【公告號(hào)】CA2918670A1, EP3036785A1, US20160204424, WO2015024127A1