[发明专利]用于制备至少部分涂覆的电极活性材料的方法

说明书

本发明涉及一种用于制备至少部分涂覆的电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：(a)提供根据通式Li_1+xTM_1‑xO₂的电极活性材料，其中TM是Ni、Co和任选地Mn以及任选地至少一种选自Al、Ti和Zr的金属的组合，x为0‑0.2，(b)用至少一种W或Mo的化合物处理所述电极活性材料，其具有至少一个在该化合物与所述电极活性材料颗粒表面反应时被取代或置换的基团或离子，(c)用试剂处理步骤(b)中得到的材料以分解W或Mo的化合物，(d)将步骤(b)和(c)的顺序重复1‑100次，其中所得涂层的平均厚度为0.1‑50nm。

本发明涉及一种用于制备至少部分涂覆的电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：

(a)提供根据通式Li_1+xTM_1-xO₂的电极活性材料，其中TM是Ni、Co和任选地Mn以及任选地至少一种选自Al、Ti和Zr的金属的组合，x为0-0.2，

(b)用至少一种W或Mo的化合物处理所述电极活性材料，其具有至少一个在该化合物与所述电极活性材料颗粒的表面反应时被取代或置换的基团或离子，

(c)用试剂处理步骤(b)中得到的材料以分解W或Mo的化合物，

(d)将步骤(b)和(c)的顺序重复1-100次，

其中所得涂层的平均厚度为0.1-50nm。

锂离子二次电池组是用于存储能量的现代设备。从小型设备如移动电话和笔记本电脑至车用电池组和其他电子移动用电池组的许多应用领域已经并且正在考虑中。电池组的各组分对于电池组性能具有决定性作用，例如电解质、电极材料和分隔物。特别应注意阴极材料。已经提出数种材料，例如锂铁磷酸盐、锂钴氧化物和锂镍钴锰氧化物。尽管已经进行了广泛的研究，但迄今为止找到的解决方案仍然有待改进。

锂离子电池组的一个问题归因于在阴极活性材料表面上的不期望的反应。该类反应可以是电解质或溶剂或两者的分解。因此已经尝试保护表面而不妨碍充电和放电期间的锂交换。实例是尝试用例如氧化铝或氧化钙涂覆阴极活性材料，参见例如US 8,993,051和US 9,196,901。然而，该涂层会干扰电化学性能，其中会降低功率密度，从而降低电池组输出功率。

还已提出钨酸锂涂层，参见US 9,406,928和JP5,359,140。然而，已经观察到电池组的电化学性能下降。

因此，本发明的目的是提供一种方法，通过该方法可以涂覆电极活性材料以减少其在重复循环过程中电阻积累的趋势而不会损失总体电化学性能。

因此，已经发现了如开始所定义的方法，在下文中也称为发明方法或根据本发明的方法。本发明方法是一种用于制备至少部分涂覆的电极活性材料的方法。

在本发明上下文中使用的术语“至少部分涂覆”是指至少80％的颗粒材料批料的颗粒被涂覆，以及至少75％的各颗粒的表面被涂覆，例如75-99.99％，优选80-90％。术语“至少部分涂覆”包括完全涂覆。

该涂层的平均厚度可能非常低，例如0.1-50nm。在一些实施方案中，平均厚度可以为0.2-15nm，甚至更优选0.3-10nm。在另外的实施方案中，该涂层的厚度为16-50nm。就此而言，厚度是指通过计算每m²颗粒表面的W或Mo的化合物的量并假定100％的转化率而以数学方式测定的平均厚度。

在本发明的上下文中，本发明方法包括三个步骤(a)、(b)和(c)，也称为步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)。

步骤(a)包括提供根据通式Li_1+xTM_1-xO₂的电极活性材料，其中TM是Ni、Co和任选地Mn以及任选地至少一种选自Al、Ti和Zr的金属的组合，x为0-0.2。