[发明专利]制备电极材料的方法

说明书

本发明涉及一种制备电极材料的方法，其包括用至少一种每分子具有至少一个烷氧基或至少一个卤原子的硼化合物处理包含Li和至少一种过渡金属作为阳离子的混合氧化物。

本发明进一步涉及可由本发明的方法获得的电极材料及其在电化学电池制备中或用于电化学电池制备的用途。本发明进一步涉及包含至少一种本发明电极材料的电化学电池。

在寻求使用锂离子作为导电物质的电池组的有利电极材料中，迄今为止已提出了许多材料，例如含锂尖晶石、混合氧化物如锂化的镍-锰-钴氧化物和锂-铁磷酸盐。当前尤其关注混合氧化物。

为了提高基于通常极重的这类电极的电化学电池的能量密度，不断寻求具有改善的充/放电性能的改良电极材料。

此外，关注能使电化学电池极其稳定的阴极材料。

US 2009/0286157提出了一种表面改性锂离子电池组的电极的方法，借此可减少锂离子电池组操作期间的气体生成。所述表面改性方法基于电极材料与硅烷或有机金属化合物的反应。然而，所提出的许多硅烷和有机金属化合物的制备费力且难以处理。

因此，已发现了开头所定义的方法，也简称为“本发明的方法”。

本发明方法起始于包含作为阳离子的Li和至少一种过渡金属，优选至少两种，更优选至少三种不同过渡金属的混合氧化物。

所述混合氧化物优选包含不超过10种，更优选不超过5种不同的过渡金属作为阳离子。

短语“包含作为阳离子”应理解为意指并非仅以痕量存在于本发明所用的混合氧化物中，而是以基于所述混合氧化物的总金属为至少1重量%的比例，优选以至少2重量%的比例，更优选以至少5重量%的比例存在的那些阳离子。

在本发明的一个实施方案中，所述混合氧化物包含三种不同的过渡金属作为阳离子。

在本发明的一个实施方案中，锂可被一种或多种其他碱金属或镁以至多5摩尔%的量代替。锂优选被其他碱金属或镁以少于0.5摩尔%的量代替。

在本发明的一个实施方案中，锂可被至少一种其他碱金属或镁以至少10mol-ppm的量代替。

在本发明的一个实施方案中，混合氧化物以颗粒形式，例如平均直径为10nm至100μm的颗粒形式存在。就此而言，颗粒可包括初级颗粒和二级颗粒。在本发明的一个实施方案中，混合氧化物的初级颗粒具有10-950nm的平均直径，且二级颗粒具有1-100μm的平均直径。

在本发明的一个实施方案中，在本发明上下文中也可称为“M”的过渡金属选自元素周期表第3-12族，例如Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn或Mo，优选Mn、Co和Ni。

在本发明的一个实施方案中，混合氧化物选自通式(I)的化合物：

Li_zM_xO_y    (I)

其中变量各自如下选择：

M为一种或多种元素周期表第3-12族的金属，例如Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn或Mo，优选Mn、Co和Ni，

x为1-2，

y为2-4，

z为0.5-1.5。

在本发明的一个实施方案中，混合氧化物选自通式(Ia)或(Ib)的化合物：

Li_1+tM_1-tO₂    (Ia)

Li_1+tM_2-tO_4-a    (Ib)

其中a为0-0.4，

其中t为0-0.4，且

其他变量各自如上文所述选择。

在本发明的一个实施方案中，M选自Ni_0.33Mn_0.33Co_0.33、Ni_0.5Mn_0.3Co_0.2、Ni_0.4Mn_0.2Co_0.4、Ni_0.22Mn_0.66Co_0.12、Ni_0.4Co_0.3Mn_0.3、Ni_0.45Co_0.1Mn_0.45、Ni_0.4Co_0.1Mn_0.5和Ni_0.5Co_0.1Mn_0.4。