[发明专利]用于可充电锂电池的高电压负极活性材料

权利要求书

1.一种用于锂电池的复合负极活性材料，其包含具有通式Li_2-4cC_cTi₃O₇的经碳取代的斜方锰矿相，其中0.1＜c＜0.5，及具有通式Li_1+xTi_2-xO₄的尖晶石相，其中0＜x≤0.33，所述活性材料包含多于0.1摩尔％、优选多于1摩尔％的尖晶石相。

2.根据权利要求1所述的活性材料，其中所述斜方锰矿相还包含Fe、M及M′元素，并具有通式Li_2+v-4cC_cTi_3-wFe_xM_yM′_zO_7-α，其中M和M′为具有介于0.5与之间的离子半径并与氧形成八面体结构的金属离子；其中-0.5≤v≤+0.5；y+z＞0；x+y+z＝w及0＜w≤0.3；0.1＜c≤(2+v)/4；及α是由关系式2α＝-v+4w-3x-ny-n′z所得的M及M′的形式氧化数n及n′，其中n及n′分别为M及M′的形式氧化数。

3.根据权利要求2所述的活性材料，其中M及M′为选自Ti³⁺、Co²⁺、Co³⁺、Ni²⁺、Ni³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、In³⁺、Sn⁴⁺、Sb³⁺、Sb⁵⁺的不同金属；且优选M＝Ni²⁺及M′＝Al³⁺。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的活性材料，其具有1.0至1.5重量％的碳含量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的活性材料，其具有介于5至16摩尔％之间、且优选介于8至11摩尔％之间的尖晶石含量。

6.根据权利要求1所述的复合负极活性材料，其包含至少99摩尔％、且优选至少99.9摩尔％的两相：具有通式Li_2-4cC_cTi₃O₇的所述经碳取代的斜方锰矿相及具有通式Li_1+xTi_2-xO₄的所述尖晶石相，其中0＜x≤0.33。

7.一种二次可充电电池，其具有根据权利要求1至6中任一项所述的阳极材料。

8.一种制造根据权利要求1至6中任一项所述的双相负极活性材料的方法，其包含如下步骤：通过球磨研磨及混合锂化合物、钛化合物、碳前体化合物以及最终铁化合物与M和M′化合物，然后是在高于950℃的温度下的烧结过程，及所述经烧结的材料的骤冷步骤，其特征在于所述烧结过程是在包含还原剂的气体气氛中进行的。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述还原剂是选自氢、碳氢化合物及一氧化碳的一种或多种。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中所述包含还原剂的气体气氛由氩气组成。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述气体气氛由具有1至10体积％H₂、且优选3至10体积％H₂的氩-氢混合物组成。