[发明专利]用于电池组电池的正电极的活性材料、正电极和电池组电池

说明书

本发明涉及一种用于电池组电池（2）的正电极（22）的正的活性材料（A）（42），包括第一成份（A1），所述第一成份包含Li2MnO3。在此，所述第一成份（A1）具有用氮离子N2‑的掺杂，所述氮离子N2‑取代所述成份（A1）的氧离子O2‑的一部分。本发明也涉及电池组电池（2）的正电极（22）以及一种电池组电池（2），所述电池组电池的正电极包括根据本发明的正的活性材料（A）（42），所述电池组电池包括至少一个根据本发明的正电极（22）。

技术领域

本发明涉及一种用于电池组电池（Batteriezelle）的正电极的活性材料（A），其包括第一成份（A1），所述第一成份包含Li2MnO3，所述活性材料用氮离子掺杂。本发明也涉及一种电池组电池的正电极以及一种电池组电池，所述正电极包括根据本发明的活性材料（A），所述电池组电池包括至少一个根据本发明的正电极。

背景技术

能量的存储在过去几十年中变得越来越重要。电能量可借助电池组存储。电池组将化学反应能量转化成电能量。在此，区分一次电池组和二次电池组。一次电池组只能使用一次，而二次电池组——其也称作蓄电池——可再次充电。电池组在此包括一个或多个电池组电池。

在蓄电池中尤其使用所谓的锂离子电池组电池。所述锂离子电池组电池的特性尤其在于高的能量密度、热稳定性和格外小的自放电。

锂离子电池组电池具有正电极和负电极。正电极以及负电极包括各一个电流导体，正的或负的活性材料施加到所述电流导体上。

正的和负的活性材料尤其特征在于，其能够用于可逆地嵌入和释放锂离子。

用于负电极的活性材料例如是可以与锂原子形成插层化合物（Interkalationsverbindung）的非晶硅。但是作为用于负电极的活性材料也流行碳化合物、例如石墨。在负电极的活性材料中嵌入锂原子。

作为用于正电极的活性材料通常使用含锂的金属氧化物或含锂的金属磷酸盐。尤其在需要高能量密度的应用中应用所谓的高能材料，如HE（高能量）-NCM（镍-钴-锰）电极（例如LiMO2：Li2MnO3，其中M = Ni，Co，Mn）。使用这种HE-NCM-电极的一般电池组例如从DE10 2012 208 321 A1中已知。

在电池组电池的运行中，也即在放电过程中，电子在外部电路中从负电极流动到正电极。在电池组电池内，锂离子在放电过程中从负电极漂移到正电极。在此，锂离子从负电极的活性材料可逆地脱离，这也称作去锂化。在电池组电池的充电过程中，锂离子从正电极漂移到负电极。在此，锂离子又可逆地嵌入到负电极的活性材料中，这也称作锂化。

电池组电池的电极构造为箔状，并且通过中间放入（Zwischenlage）将负电极与正电极分隔开的分离器而卷绕成电极卷轴（Elektrodenwickel）。这样的电极卷轴也称作果冻卷（Jelly-Roll）。这些电极也可以相互上下层叠成电极堆叠。

电极卷轴或电极堆叠的两个电极借助集电极与电池组电池的极电连接，所述极也称作端子。电池组电池通常包括一个或多个电极卷轴或电极堆叠。所述电极和分离器由通常流体的电解质组分包围。所述电解质组分对于锂离子是传导性的并且能够实现锂离子在这些电极之间的运输。

EP 2 728 660 A涉及用于基于HE-NCM-材料的高能量锂离子电池组的正活性材料。