[发明专利]高容量锂离子电化学电池及其制备方法

权利要求书

1.一种锂离子电化学电池，包括：

包含层状锂过渡金属氧化物的正极，所述正极具有第一不可逆容量；和

包含合金阳极材料的负极，当所述阳极脱锂至约0.9V vs.Li/Li⁺时，所述负极具有第一不可逆容量，

其中所述正极的第一不可逆容量小于所述负极的第一不可逆容量，

其中在低于3.5V vs.Li/Li⁺的电压下，所述正极的放电电压曲线覆盖其容量的至少10％，

其中当以C/10或更慢的速率从约4.8V vs.Li/Li⁺放电到约2.5V vs.Li/Li⁺时，所述正极的平均放电电压高于3.75V vs.Li/Li⁺，并且

其中所述电化学电池放电到约2.5V vs.Li/Li⁺或更大的最终放电电压。

2.根据权利要求1所述的锂离子电化学电池，其中所述正极包含复合粒子，所述复合粒子包含：

包含具有O3晶体结构的层状锂金属氧化物的芯，

其中如果所述层状锂金属氧化物掺入到锂离子电池的阴极中，并且所述锂离子电池充电到至少4.6V vs.Li/Li⁺并随后放电，则所述层状锂金属氧化物在低于3.5V vs.Li/Li⁺会表现出无dQ/dV峰，并且其中基于所述复合粒子的总原子摩尔数计，所述芯占所述复合粒子的30摩尔％至85摩尔％；和

具有O3晶体结构的壳层，所述壳层基本上包围所述芯，其中所述壳层包含耗氧、层状锂金属氧化物。

3.根据权利要求1所述的锂离子电化学电池，其中所述层状锂金属氧化物包含镍、锰和钴，并且其中所述复合粒子中的总钴含量小于20摩尔％。

4.根据权利要求1所述的锂离子电化学电池，其中所述壳层选自Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂、Li[Li_0.06Mn_0.525Ni_0.415]O₂和Li[Li_0.2Mn_0.6Ni_0.2]O₂。

5.根据权利要求1所述的锂离子电化学电池，其中所述芯包含Li[Ni_2/3Mn_1/3]O₂。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的锂离子电化学电池，其中Mn和Ni以Mn/Ni大于1的第一摩尔比存在于所述壳层中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的锂离子电化学电池，其中Mn和Ni以Mn/Ni小于或等于1的第二摩尔比存在于所述芯中。

8.根据权利要求1所述的锂离子电化学电池，其中所述正极还包含：

集电器，所述集电器具有设置在其上的正复合粒子，

至少一种导电性稀释剂；和

粘结剂。

9.根据权利要求8所述的锂离子电化学电池，其中设置在所述集电器上的正复合粒子具有大于或等于2.8克/立方厘米的密度。

10.根据权利要求8所述的锂离子电化学电池，还包括阳极、隔板和电解质。

11.根据权利要求10所述的锂离子电化学电池，其中所述锂离子电化学电池能够被循环充电到至少4.6V vs.Li/Li⁺，其中在100次充电-放电循环之后的容量衰减小于10％。