正电极活性物质、包括正电极活性物质的可再充电锂电池以及制备正电极活性物质的方法与流程

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以及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，已经积极地进行了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车辆或电动车辆的驱动电源或电力储存电源。

2、为了上述目的，已经研究了多种正电极活性物质。其中，主要使用锂镍基氧化物、锂镍锰钴复合氧化物、锂镍钴铝复合氧化物和锂钴氧化物作为正电极活性物质。随着近来对大尺寸、高容量或高能量密度的可再充电锂电池的迅速增加的需求，需要开发同时改善可再充电锂电池的稳定性和改善可再充电锂电池的性能的正电极活性物质。

技术实现思路

1、根据本公开内容的制备正电极活性物质的方法可包括：制备(准备)包括锂镍基复合氧化物的芯颗粒；将芯颗粒与具有约0.1 m至约2.0 m的摩尔浓度的氢氧化锂水溶液混合；洗涤芯颗粒；干燥芯颗粒以制备经干燥的产物；以及将经干燥的产物与钴原材料混合并热处理以在经干燥的产物的表面上形成包覆层以获得正电极活性物质。

2、在一些实施方式中，锂镍基复合氧化物可由以下表示：

3、lia2nix2m3y2m4z2o2-b2xb2。

4、0.9≤a2≤1.8，0.3≤x2≤1，0≤y2≤0.7，0≤z2≤0.7，0.9≤x2+y2+z2≤1.1，且0≤b2≤0.1。m3和m4可为不同的元素且可各自独立地为al、b、ba、ca、ce、co、cr、cu、fe、mg、mn、mo、nb、si、sn、sr、ti、v、w、y、zn和zr的一种或多种元素。x可为f、p和s的一种或多种元素。

5、在一些实施方式中，锂镍基复合氧化物的镍量可为大于或等于约80摩尔%，基于100摩尔%的在锂镍基复合氧化物中的除锂之外的总金属。

6、在一些实施方式中，氢氧化锂水溶液的摩尔浓度可为约0.2 m至约0.7 m。

7、在一些实施方式中，氢氧化锂水溶液对芯颗粒的重量比可为约1至约1.4。

8、在一些实施方式中，氢氧化锂水溶液对芯颗粒的重量比可为约1.1至约1.2。

9、在一些实施方式中，在正电极活性物质的表面上的残留锂量可为约700 ppm至约1400 ppm，基于100重量%的总正电极活性物质。

10、在一些实施方式中，在正电极活性物质的表面上的残留锂量可为约1000 ppm至约1200 ppm，基于100重量%的总正电极活性物质。

11、在一些实施方式中，如通过bet测量的正电极活性物质的比表面积可为约0.35m2/g至约0.4 m2/g。

12、在一些实施方式中，基于总计100摩尔%的芯颗粒的除锂之外的金属和钴原材料的钴，钴原材料中的钴量可为约1摩尔%至约5摩尔%。

13、在一些实施方式中，将经干燥的产物与钴原材料热处理以在经干燥的产物的表面上形成包覆层以获得正电极活性物质可在约600°c至约900°c的温度下进行。

14、根据本公开内容的一些实施方式的正电极活性物质可包含包括锂镍基复合氧化物的芯颗粒且可包含设置在芯颗粒的表面上的包覆层。正电极活性物质的bet比表面积可为约0.35 m2/g至约0.4 m2/g。基于总计100重量%的正电极活性物质，在正电极活性物质的表面上的残留锂量可为小于或等于约2000 ppm。正电极活性物质中的钴含量可为10原子%至40原子%，基于100原子%的除锂之外的总金属。

15、在一些实施方式中，基于总计100重量%的正电极活性物质，在正电极活性物质的表面上的残留锂量可为约700 ppm至约1400 ppm。

16、在一些实施方式中，基于100摩尔%的在正电极活性物质中的除锂之外的总金属，包覆层的钴量可为约1摩尔%至约5摩尔%。

17、在一些实施方式中，基于100原子%的在正电极活性物质中的除锂之外的总金属，在正电极活性物质中的钴量可为约10原子%至约35原子%。

18、在一些实施方式中，包覆层的厚度可为约10 nm至约3 μm。

19、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：包括如上所述的正电极活性物质的正电极；负电极；以及电解质。

20、使用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的正电极活性物质和可再充电锂电池即使在高电压驱动条件下也可表现出高的初始充电/放电容量和高的效率，且可表现出在高电压和高温条件下的长循环寿命特性。

1.制备正电极活性物质的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂镍基复合氧化物由以下表示：

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述锂镍基复合氧化物的镍量为大于或等于80摩尔%，基于100摩尔%的在所述锂镍基复合氧化物中的除锂之外的总金属。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢氧化锂水溶液的摩尔浓度为0.2 m至0.7 m。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述氢氧化锂水溶液对所述芯颗粒的重量比为1至1.4。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述氢氧化锂水溶液对所述芯颗粒的重量比为1.1至1.2。

7.根据权利要求1所述的方法，其中基于100重量%的总正电极活性物质，在所述正电极活性物质的表面上的残留锂量为700 ppm至1400 ppm。

8.根据权利要求1所述的方法，其中基于100重量%的总正电极活性物质，在所述正电极活性物质的表面上的残留锂量为1000 ppm至1200 ppm。

9.根据权利要求1所述的方法，其中通过bet测量的所述正电极活性物质的比表面积为0.35 m2/g至0.4 m2/g。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述钴原材料中的钴量为1摩尔%至5摩尔%，基于总计100摩尔%的所述芯颗粒的除锂之外的金属和所述钴原材料的钴。

11.根据权利要求1所述的方法，其中将所述经干燥的产物与钴原材料热处理以在所述经干燥的产物的表面上形成包覆层以获得所述正电极活性物质在600°c至900°c的温度下进行。

12.正电极活性物质，包括：

13.根据权利要求12所述的正电极活性物质，其中基于总计100重量%的所述正电极活性物质，所述正电极活性物质的表面上的残留锂量为700 ppm至1400 ppm。

14.根据权利要求12所述的正电极活性物质，其中基于100摩尔%的在所述正电极活性物质中的除锂之外的总金属，所述包覆层的钴量为1摩尔%至5摩尔%。

15.根据权利要求12所述的正电极活性物质，其中基于100原子%的在所述正电极活性物质中的除锂之外的总金属，在所述正电极活性物质中的钴量为10原子%至35原子%。

16.根据权利要求12所述的正电极活性物质，其中所述包覆层各自的厚度为10 nm至3μm。

17.可再充电锂电池，包括：