正电极活性物质、制备正电极活性物质的方法和包括正电极活性物质的可再充电锂电池与流程

本公开内容涉及正电极活性物质、制备正电极活性物质的方法和包括正电极活性物质的可再充电锂电池。

背景技术：

1、便携式信息设备(诸如蜂窝电话(移动电话)、膝上型计算机或智能电话)或电动车辆已经使用具有高能量密度的可再充电锂电池作为驱动电源。近来，已经积极地进行研究以使用具有高能量密度的可再充电锂电池作为用于混合动力或电动车辆的驱动电源或作为电力存储电源。

2、在电极板的制造中为了改善电极(其主要组分是非导电的正电极活性物质)的导电性，正在对用表现出导电性质的导电材料、例如碳材料和导电聚合物包覆正电极活性物质的技术积极地进行研究。该包覆工艺可通过湿式工艺(湿法)(即，使用溶剂)或通过干式工艺(干法)(即，不使用溶剂)进行，但是严重依赖于湿式工艺增加正电极活性物质的制造成本。

3、因此，开发使得实现均匀的包覆、改善导电性且降低制造成本的正电极活性物质是有利的。

技术实现思路

1、提供正电极活性物质、制备正电极活性物质的方法和包括正电极活性物质的可再充电锂电池。正电极活性物质包括(或制备正电极活性物质的方法使得实现)均匀的包覆，且正电极活性物质包括改善的导电性(或制备正电极活性物质的方法改善正电极活性物质的导电性)，同时容许降低的制造成本，这是由于在芯颗粒的表面上的包括石墨微粒(particulate)的在正电极活性物质上形成的包覆层，其是通过干式混合(干混)实现的。

2、根据本公开内容的一些实施方式的正电极活性物质可包括：包括锂过渡金属复合化合物的芯颗粒和包覆层。包覆层可设置在芯颗粒的表面上。包覆层可包括可具有层状结构的石墨烯。当在250 mpa的压力下测量时，正电极活性物质可具有大于或等于约0.1mscm-1的粉末电导率。

3、在一些实施方式中，锂过渡金属复合化合物可包括由以下表示的锂钴基氧化物：

4、lia2cox2m3y2o2-b2xb2。

5、0.9≤a2≤1.8，0.7≤x2≤1，0≤y2≤0.3，0.9≤x2+y2≤1.1，且0≤b2≤0.1。m3可为al、b、ba、ca、ce、cr、cu、fe、mg、mn、mo、ni、se、si、sn、sr、ti、v、w、y、zn、zr或其组合。x可为f、p、s或其组合。

6、在一些实施方式中，芯颗粒可为单颗粒的形式。

7、在一些实施方式中，芯颗粒可包括具有大于或等于约0.1 μm且小于约9 μm的平均粒径d50的小颗粒和具有约9 μm至约30 μm的平均粒径d50的大颗粒。

8、在一些实施方式中，包覆层可包括具有2个至50个层的石墨烯。

9、在一些实施方式中，层状结构的层间距d002可为约0.320 nm至约0.350 nm。

10、在一些实施方式中，石墨烯可具有约0.15至约0.50的表示为在拉曼光谱中的在1350 cm-1附近的峰强度id对在1580 cm-1附近的峰强度ig的比率id/ig。

11、在一些实施方式中，包覆层的石墨烯可源自包括具有小于或等于约2.5 μm的平均尺寸的石墨微粒。

12、在一些实施方式中，基于100重量%的正电极活性物质，正电极活性物质可以约0.01重量%至约1重量%的量包括石墨烯。

13、在一些实施方式中，包覆层可为连续地围绕芯颗粒的表面的膜。包覆层的厚度可为约1 nm至约40 nm。

14、根据本公开内容的一些实施方式的制备正电极活性物质的方法可包括：准备包括锂过渡金属复合化合物的芯颗粒；准备具有小于或等于约2.5 μm的平均尺寸d50的石墨微粒；以及将芯颗粒和石墨微粒干式混合以获得正电极活性物质。

15、在一些实施方式中，准备石墨微粒可包括粉碎具有约3 μm至约25 μm的平均尺寸d50的片状(鳞片)石墨。

16、在一些实施方式中，粉碎片状石墨可使用包括各自具有约1 mm至约3 mm的尺寸的氧化锆珠的球磨机装置进行。粉碎片状石墨可以范围约200 rpm至约5,000 rpm的速度进行范围约30分钟至约4小时的时间段。

17、在一些实施方式中，将芯颗粒和石墨微粒干式混合可以如下的量进行：每100重量份的芯颗粒的范围约0.1重量份至约0.5重量份的石墨微粒。

18、根据本公开内容的一些实施方式的可再充电锂电池可包括正电极、负电极和电解质。正电极可包括正电极集流体和设置在正电极集流体上的正电极活性物质层，正电极活性物质层包括如上所述的正电极活性物质。

19、根据一些实施方式，正电极活性物质可在芯颗粒的表面上形成包括石墨微粒的包覆层，由此使得实现正电极活性物质的均匀的包覆，改善导电性，且降低制造成本。另外，因为可再充电锂电池包括导电的正电极活性物质，所以在正电极的制造期间可使导电材料的量最小化，由此允许具有高容量和高能量密度的电池。

20、根据一些实施方式的制备正电极活性物质的方法可提供具有均匀的包覆、改善的导电性和降低的制造成本的正电极活性物质。

1.正电极活性物质，包括：

2.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中所述锂过渡金属复合化合物包括由以下表示的锂钴基氧化物：

3.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中所述芯颗粒为单颗粒的形式。

4.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中所述芯颗粒包括：

5.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中所述包覆层包括具有2个至50个层的石墨烯。

6.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中所述层状结构的层间距d002为0.320 nm至0.350 nm。

7.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中所述石墨烯具有0.15至0.50的表示为在拉曼光谱中的在1350 cm-1附近的峰强度id对在1580 cm-1附近的峰强度ig的比率id/ig。

8.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中所述包覆层的所述石墨烯源自具有小于或等于2.5 μm的平均尺寸的石墨微粒。

9.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中基于100重量%的所述正电极活性物质，所述石墨烯的量为0.01重量%至1重量%。

10.根据权利要求1所述的正电极活性物质，其中所述包覆层是连续地围绕所述芯颗粒的表面的膜，且

11.制备根据权利要求1至10任一项所述的正电极活性物质的方法，所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述石墨微粒的所述准备包括粉碎具有3 μm至25 μm的平均尺寸d50的片状石墨。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述粉碎使用包括各自具有1 mm至3 mm的尺寸的氧化锆珠的球磨机装置进行，且

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述干式混合以如下的量进行：每100重量份的所述芯颗粒的范围0.1重量份至0.5重量份的石墨微粒。

15.可再充电锂电池，包括：