[发明专利]磷酸锰涂覆的锂镍氧化物材料在审

专利信息
申请号: 201980006925.8 申请日: 2019-01-16
公开(公告)号: CN111527631A 公开(公告)日: 2020-08-11
发明(设计)人: 多米尼克·布雷塞尔;金国泰;斯特凡诺·帕塞里尼;沈泽祥;陈桢 申请(专利权)人: 庄信万丰股份有限公司
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58
代理公司: 北京同立钧成知识产权代理有限公司 11205 代理人: 马爽;臧建明
地址: 英国*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 磷酸 锰涂覆 氧化物 材料
【说明书】:

发明提供了涂覆的锂过渡金属氧化物材料,所述涂覆的锂过渡金属氧化物材料具有提供在锂过渡金属氧化物颗粒的表面上的连续磷酸锰涂层。与未涂覆的材料相比,涂覆的锂过渡金属氧化物材料具有有利的物理和电化学性质。

技术领域

本发明涉及适合用作锂离子蓄电池中的阴极材料的材料。特别地,本发明涉及颗粒状锂过渡金属氧化物材料。本发明还提供了用于制造此类材料的方法,以及包含该材料的阴极、电池和蓄电池。

背景技术

层状含镍锂过渡金属氧化物(LiCoO2的衍生物)因其相较LiCoO2来说更高的容量、更低的成本、更好的环境友好性和提高的稳定性而已经得到研究。面对对更高容量和能量密度的兴趣渐增这一情况,这些材料被认为是作为包括全电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)和插电式混合电动车辆(PHEV)的一系列应用的阴极材料的有前景的候选。然而,为了满足此领域的需求要求,期望在循环稳定性、倍率性能、热稳定性以及结构稳定性上的一些改进。在电极与电解质之间的副反应可能造成增加的电极/电解质界面电阻并可能引起过渡金属溶解,特别是在升高温度下和高电压下。这些问题可能随Ni含量的增加而更严重。

近来,为了解决上述问题,阴极材料的表面改性已经引起关注。已经证实,用金属氧化物[1-3]、磷酸盐[4-6]、氟化物[7-9]以及一些锂导电金属氧化物[10-12]的表面改性可能提高循环稳定性、倍率性能,并且在某些情况下甚至提高热稳定性。

US6921609描述了适合用作锂离子蓄电池的阴极材料的组合物,其包括具有经验式LixM'zNi1-yMyO2的芯组合物和在芯上的具有比芯大的Co/Ni比的涂层。

Cho等人[13]描述了LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2,在其表面上沉积有纳米级结晶Mn3(PO4)2颗粒,从而产生提高的热稳定性。

发明内容

本发明人已经发现,磷酸锰是用于沉积在颗粒状锂镍氧化物材料的表面上的有前景的候选,并且已经发现,磷酸锰涂层的性质在向锂镍氧化物材料提供有利的物理和电化学性质方面是重要的。

特别地,如实施例所证实,本发明人已经发现,在颗粒的表面上提供连续磷酸锰涂层可引起减小的电极极化、增强的锂离子扩散、高倍率性能、提高的容量保持率以及提高的热稳定性中的一者或多者。

因此,在第一优选方面,本发明提供了涂覆的锂过渡金属氧化物材料,该涂覆的锂过渡金属氧化物材料具有提供在锂过渡金属氧化物颗粒的表面上的连续磷酸锰涂层。

在第二优选方面,本发明提供了用于在锂过渡金属氧化物颗粒的表面上提供连续磷酸锰涂层的方法,该方法包括使颗粒状锂过渡金属氧化物与包含Mn离子和磷酸根离子的组合物接触,以及加热以形成磷酸锰涂层。

通常,包含Mn离子和磷酸根离子的组合物具有在0.001M至0.09M的范围内的Mn浓度。

在另外优选方面,本发明提供了通过本文所描述或限定的方法获得或可获得的涂覆的锂过渡金属氧化物材料。该材料通常具有提供在锂过渡金属氧化物颗粒的表面上的磷酸锰涂层。涂层通常是连续的。

在另外优选方面,本发明提供了根据本发明的涂覆的锂过渡金属氧化物用于制备二次锂蓄电池(例如,二次锂离子蓄电池)的阴极的用途。在另外优选方面,本发明提供了阴极,该阴极包含根据本发明的涂覆的锂过渡金属氧化物。在另外优选方面,本发明提供了二次锂蓄电池(例如,二次锂离子蓄电池),该二次锂蓄电池包括阴极,该阴极包含根据本发明的涂覆的锂过渡金属氧化物。该蓄电池通常还包括阳极和电解质。

附图说明

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