[发明专利]用于可再充电锂电池的正极活性物质和可再充电锂电池

说明书

技术领域

公开用于可再充电锂电池的正极活性物质。

背景技术

最近，由于便携式电子设备的尺寸和重量的减小、以及便携式电子装置的普及，对于用于便携式电子装置的电源的具有高的能量密度的可再充电锂电池的研究活动已增加。

可再充电锂电池通过将嵌入或脱嵌锂离子的材料用于负极和正极并填充在正极和负极之间传输锂离子的有机电解质溶液或聚合物电解质而制造，并通过当锂离子嵌入/脱嵌到正极和负极中时的氧化和还原反应产生电能。

该可再充电锂电池可使用锂金属作为负极活性物质，但在充电和放电期间在锂金属的表面上形成枝晶，且枝晶可导致电池短路，引起电池爆炸。为了解决该问题，可逆地接收和供应锂离子以及保持结构和电性质、并且在锂离子的嵌入/脱嵌期间具有与锂金属类似的半电池电势的基于碳的材料已被广泛用作负极活性物质。

对于可再充电锂电池的正极活性物质，已使用能够嵌入和脱嵌锂离子的金属硫属化物化合物、且例如复合金属氧化物如LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiNi_1-xCo_xO₂(0<X<1)、LiMnO₂等。

发明内容

一种实施方式提供在高电压下稳定的正极活性物质。

另一实施方式提供包括所述正极活性物质的可再充电锂电池。

一种实施方式提供用于可再充电锂电池的正极活性物质，其在⁷LiNMR测量中具有至少一个单重峰(singletpeak)。

所述正极活性物质在²⁷AlNMR测量中可具有在约-18ppm、约18ppm、约40ppm和约80ppm处的主峰。所述正极活性物质在³¹PNMR测量中可具有在约-29ppm至约9ppm处的主峰。

所述⁷LiNMR、²⁷AlNMR和³¹PNMR的主峰是在约12kHz至约35kHz的旋转(spinning)频率下测量的。

所述正极活性物质包含包括能够可逆地嵌入和脱嵌锂的化合物的芯和由下列化学式1表示且附着到所述芯的表面的化合物。

化学式1

Li_1+xM(I)_xM(II)_2-xSi_yP_3-yO₁₂

在所述化学式中，M(I)和M(II)选自Al、Zr、Hf、Ti、Ge、Sn、Cr、Nb、Ga、Fe、Sc、In、Y、La、Lu、Mg和Si，

0<x≤0.7，和0≤y≤1。

在所述化学式中，M(I)可为Al且M(II)可为Ti。

由以上化学式1表示的化合物可以层和/或岛的形式存在于所述芯上。

所述用于可再充电锂电池的正极活性物质可包含约96重量％至约99.9重量％的所述芯、和约0.1重量％至约4重量％的由以上化学式1表示的化合物。

所述正极活性物质可进一步包含在所述芯的表面上的Li₃PO₄。

所述能够可逆地嵌入和脱嵌锂的化合物可为Li_aCo_1-bG_bO₂(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)；Li_aMn_1-bG_bO₂(0.90≤a≤1.8，0.001≤b≤0.1)或Li_aNi_bCo_cMn_dG_eO₂(0.90≤a≤1.8，0≤b≤0.9，0≤c≤0.5，0≤d≤0.5，0.001≤e≤0.1)，和G选自Al、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、及其组合。

另一实施方式提供可再充电锂电池，其包括：包括所述正极活性物质的正极、包括负极活性物质的负极、和电解质。

根据一种实施方式的正极活性物质具有结构稳定性，且因此具有改善的电化学性质例如循环寿命特性等。

附图说明