用于可再充电锂离子电池的正电极活性材料的制作方法

本发明涉及用于锂离子可再充电电池(lib)的正电极活性材料粉末。具体地，本发明涉及一种此类正电极材料，该正电极材料为li-ni-mn-co氧化物或li-ni-co-al氧化物，并且该正电极材料主要或完全由单晶粒子形成。此类单晶正电极活性材料粉末是已知的，例如从wo 2019/185349a1中获知，该文献是单晶正电极活性材料粉末的制备方法。在其理想形式中，粉末由致密的“单体”粒子组成，其中每个粒子是单晶体而不是二次粒子。此类单晶粒子具有更高的机械强度，从而使电池具有更好的循环稳定性。然而，此类正电极活性材料在电池正电极中的填充密度由于相对大量的孔隙存在于粒子之间而相对低，使得此类正电极占据相对大的体积。本发明的一个目的是提供一种正电极活性材料，该正电极活性材料的优点在于，与已知的单晶li-ni-mn-co氧化物或li-ni-co-al氧化物相比，该正电极活性材料在压实后具有更高的密度，因此在电池电极中具有更高的密度。

背景技术：

技术实现思路

1、该目的通过提供用于可再充电锂离子电池的正电极活性材料来实现，其中所述正电极活性材料包含li、金属m'和氧，其中该金属m'包含ni、co、以及mn或al中之一、以及任选地选自b、ba、sr、mg、nb、ti、w、f和zr的一种或多种元素，其中该正电极活性材料是锂过渡金属氧化物粉末的混合物，

2、其中该混合物包含均为单晶粉末的第一锂过渡金属氧化物粉末和第二锂过渡金属氧化物粉末，

3、其中该第一锂过渡金属氧化物粉末构成该正电极活性材料的第一重量分数并且具有如通过激光衍射粒度分析所测定的在3μm和15μm之间的第一中值粒度d50a，

4、其中该第二锂过渡金属氧化物粉末构成该正电极活性材料的第二重量分数并且具有如通过激光衍射粒度分析所测定的在0.5μm和3μm之间的第二中值粒度d50b，

5、其中该第二重量分数在5重量％和40重量％之间。

6、观察到，使用根据本发明的正电极活性材料实现更高的压制密度，如通过实施例说明并且由表1中所提供的结果支持。ex1.4教导了一种包含第一锂过渡金属氧化物和第二过渡金属氧化物的正电极活性材料，其中该第一单晶锂过渡金属氧化物具有比该第二单晶锂过渡金属氧化物更高的中值粒度。

技术特征：

1.一种用于锂离子二次电池的正电极活性材料，

2.根据权利要求1所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度d50a在4μm和15μm之间。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度d50b在0.5μm和2μm之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度d50a与所述第二中值粒度d50b之比在2和20之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度d50a和所述第二中值粒度d50b之比在4和10之间，并且优选地在6和8之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一中值粒度d50a在5μm和10μm之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第二中值粒度d50b在0.5μm和1.5μm之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第二重量分数φb在15重量％和30重量％之间，并且优选地在20重量％和25重量％之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述正电极活性材料在施加207mpa的单轴压强30秒之后具有至少3.50g/cm3的压制密度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一锂过渡金属氧化物粉末包含li、金属ma'和氧，其中所述金属ma'具有通式ni1-xa-ya-zamnxacoyaa'za，其中0.00≤xa≤0.30、0.01≤ya≤0.20并且0.00≤za≤0.01，其中a'包含选自mn、b、ba、sr、mg、al、nb、ti、w、f和zr的一种或多种元素。

11.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第二锂过渡金属氧化物粉末包含li、金属mb'和氧，其中所述金属mb'具有通式ni1-xb-yb-zbmnxbcoyba”zb，其中0.00≤xb≤0.35、0.01≤yb≤0.35并且0≤zb≤0.01，其中a”包含选自b、ba、sr、mg、al、nb、ti、w、f和zr的一种或多种元素。

12.根据前述权利要求中任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一重量分数φa和所述第二重量分数φb之和为至少95％，并且优选地为至少99％，更优选地为100％。

13.一种用于制造正电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：将具有通过激光衍射粒度分析所测定的第一中值粒度d50a在3μm和15μm之间的基于体积的粒度分布的第一锂过渡金属氧化物粉末与具有通过激光衍射粒度分析所测定的第二中值粒度d50b在0.5μm和3μm之间的基于体积的粒度分布的第二锂过渡金属氧化物粉末混合，其中所述第一锂过渡金属氧化物粉末和所述第二锂过渡金属氧化物粉末均为单晶粉末，其中所述第二锂过渡金属氧化物粉末相对于所述正电极活性材料的总重量的重量分数φb在5重量％和40重量％之间。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述重量分数φb在15重量％和30重量％之间，优选地在20重量％和25重量％之间。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中所述正电极活性材料是根据权利要求1至10中任一项所述的正电极活性材料。

16.一种电池单元，所述电池单元包含根据权利要求1至12中任一项所述的正电极活性材料。

17.根据权利要求1至12中任一项所述的正电极活性材料在便携式计算机、平板电脑、移动电话、电动车辆和储能系统中的任一者的电池中的用途。

技术总结
本发明提供了一种用于锂离子二次电池的正电极活性材料，该正电极活性材料包含：(i)第一锂过渡金属氧化物，该第一锂过渡金属氧化物包含具有如通过激光粒度分析所测定的在3μm和15μm之间的中值粒度D50<subgt;A</subgt;的单晶粒子；和(ii)第二锂过渡金属氧化物，该第二锂过渡金属氧化物包含具有如通过激光粒度分析所测定的0.5μm和3μm之间的中值粒度D50<subgt;B</subgt;的单晶粒子，其中所述第二锂过渡金属氧化物相对于所述正电极活性材料的总重量的重量分数φ<subgt;B</subgt;在5重量％和40重量％之间。

技术研发人员：熊仓真一,梁太炫,珍斯·马丁·鲍尔森
受保护的技术使用者：尤米科尔公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15