的dQ/dV曲线。与现有技术(x = 0)的氧化物纽扣电池相比，所有X不为O的纽扣电池在50次循环后都具有显著的电压衰减的减少。
[0071 ] 图7A和7B分别显示了对于含有具有通式Li1.2—xMn0.54N1.13+2xCoq.13—x02其中x = O (现有技术)以及X为所示值的富锂层状氧化物的纽扣电池的以放电能力和放电能量表示的可循环性。与现有技术(X = O)的氧化物纽扣电池相比，所有X不为O的纽扣电池都具有改善的可循环性。
[0072]图8A和8B分别显示了对于含有具有通式LiuMn0.MNimComO:?的富锂层状氧化物(现有技术氧化物)，或具有通式Li1.15Mn0.54NiQ.23Co().()802的富锂层状氧化物(本发明的氧化物)的纽扣电池，在3V下以放电能力和放电能量表示的可循环性。与含有现有技术的氧化物(LiuMn0.MN1.13Co0.1302)的纽扣电池相比，具有Liu5Mn0.54NiQ.23CoQ.Q8O2的纽扣电池具有改善的可循环性。
[0073]尽管上面仅仅详细描述了本发明的示例性实施方式，但是应该了解在不偏离本发明的精神和预期保护范围的情况下可以对这些示例进行改良和变化。
[0074]应理解，本发明的全部内容中，包含在阴极中的电化学活性材料以化学名称表述，它们可含有通式所示的全部理论量的锂。在这些材料中锂的实际量会在电池的使用过程中改变，甚至在形成后，在第一次充/放电循环之前，可不同于理论最大量。例如，当电池充满电时，阴极中的电化学活性材料预计不含有或仅含有极少量的锂。同样对于实施例，当合成材料时，其可含有比化学式中所示的量略多或略少的锂。
[0075]此外，电化学活性材料可含有少量不显著影响电化学活性材料功能的污染物或其它元素或化合物，或者这些物质仅存在非常少的量。例如，对于大多数氧化物而言，很难获得真正纯的样品，因而少量没有在电化学活性材料的化学式中显示的杂质可存在于电化学活性材料中。如另一个实施例，可加入不同的金属，特别是过度金属，或准金属(metalloid)作为掺杂剂。
【主权项】
1.包含电化学活性的富锂层状氧化物的阴极，所述电化学活性的富锂层状氧化物具有通式Li (1.33-0.67x-y)Mn(0.67-0.5z-0.33x)Ni (X-0.5z+2y)M(z-y)〇2， 其中M是钴(Co)、铬(Cr)或它们的任意组合， 其中关于1^的量为1〈(1.33-0.6711)〈1.2， 其中关于 Mn 的量为 0.5<(0.67-0.5z_0.33x)〈0.6， 其中关于附的量为0.2〈&-0.52+27)〈0.5， 其中，关于M的量为0〈(z-y)〈0.13。2.如权利要求1所述的阴极，其特征在于，所述富锂层状氧化物具有通式Li1.2-xMn0.54N1.l3+2xCo().13-χ〇2，其中0〈X〈0.13ο3.如权利要求1所述的阴极，其特征在于，所述富锂层状氧化物具有通式Li1.15Mn0.54N1.23Co0.08O2。4.如权利要求1所述的阴极，其特征在于，所述阴极对于锂金属具有至少为3V的电压。5.如权利要求1所述的阴极，其特征在于，当将所述阴极放置在可充电电池中时，与含有组成中具有较少或不含钴的富锂层状氧化物的同样的电池中的阴极相比，所述阴极在10次循环后具有较少的电压衰减。6.含有阴极的可充电电池，该阴极包含电化学活性的富锂层状氧化物，所述电化学活性的富裡层状氧化物具有通式Li (1.33-0.67x-y)Mn(0.67-0.5z-0.33x)Ni (X—0.5z+2y)M(z—y)〇2， 其中M是钴(Co)、铬(Cr)或它们的任意组合， 其中关于1^的量为1〈(1.33-0.6711)〈1.2， 其中关于 Mn 的量为 0.5<(0.67-0.5z_0.33x)〈0.6， 其中关于附的量为0.2〈&-0.52+27)〈0.5， 其中，关于M的量为0〈(z-y)〈0.13。7.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述富锂层状氧化物具有通式Li1.2-xMn0.54N1.l3+2xCo().13-χ〇2，其中0〈X〈0.13ο8.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述富锂层状氧化物具有通式Li1.15Mn0.54N1.23Co0.08O2。9.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池还包括阳极，该阳极含有锂金属、未改性的碳、改性的碳、钛酸盐或它们的任意组合。10.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池具有至少2V的电压。11.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述阴极对于锂金属具有至少为3V的电压。12.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池还包括阳极，所述阳极相对于锂金属具有小于或等于2V的电压。13.如权利要求12所述的电池，其特征在于，所述阳极包含锂金属、碳或钛酸盐化合物。14.如权利要求6所述的电池，其特征在于，与含有具有较少或不具有钴的富锂层状氧化物的同样的电池相比，在10个循环后，所述电池具有较少的电压衰减。15.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池包括计算机。16.包括至少一个可充电电池的汽车电池，该可充电电池包含具有电化学活性的富锂层状氧化物的阴极，所述电化学活性的富锂层状氧化物具有通式Li( 1.3 3-().67x-y)Mn (0.67-0.5ζ-0.33χ)Ν? (x-0.5z+2y)M(z-y)〇2， 其中M是钴(Co)、铬(Cr)或它们的任意组合， 其中关于1^的量为1〈(1.33-0.6711)〈1.2， 其中关于 Mn 的量为 0.5<(0.67-0.5z_0.33x)〈0.6， 其中关于附的量为0.2〈&-0.52+27)〈0.5， 其中，关于M的量为0〈(z-y)〈0.13。17.如权利要求16所述的汽车电池，其特征在于，所述富锂层状氧化物具有通式Li1.2-xMn0.54N1.l3+2xCo().13-χ〇2，其中0〈X〈0.13ο18.如权利要求16所述的汽车电池，其特征在于，所述富锂层状氧化物具有通式Li1.15Mn0.54N1.23Co0.08O2。19.如权利要求16所述的汽车电池，其特征在于，与含有具有较少或不具有钴的富锂层状氧化物的同样的电池相比，在10个循环后，所述电池具有较少的电压衰减。20.如权利要求16所述的汽车电池，其特征在于，所述电池包括计算机。
【专利摘要】本发明涉及具有通式Li[(1.33-0.67x-y)Mn(0.67-0.5z-0.33x)Ni(x-0.5z+2y)M(z-y)O2的电化学活性的富锂层状氧化物，其中M是钴(Co)、铬(Cr)或它们的任意组合，其中关于Li的量为1<(1.33-0.67x-y)<1.2，其中关于Mn的量为0.5<(0.67-0.5z-0.33x)<0.6，其中关于Ni的量为0.2<(x-0.5z+2y)<0.5，其中关于M的量为0<(z-y)<0.13。本发明还涉及含有所述富锂层状氧化物的阴极和可充电电池。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M4/131, H01M4/525, H01M4/505
【公开号】CN105580168
【申请号】CN201480044382
【发明人】A·曼希拉穆, E·S·李
【申请人】得克萨斯州大学系统董事会
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年8月13日
【公告号】CA2919708A1, US20150050522, WO2015023746A1