作为用于可再充电锂离子电池的正电极活性材料的锂镍基复合氧化物的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、该目的通过提供一种用于锂离子电池的正电极活性材料来实现，其中正电极活性材料包含li、m'和氧，其中m'包含：

2、-ni，其含量x相对于m'在60.0mol％与95.0mol％之间，优选地，在80.0mol％与95.0mol％之间；

3、-相对于m'含量为y的co，其中0≤y≤40.0mol％；

4、-相对于m'含量为z的mn，其中0≤z≤70.0mol％；

5、-相对于m'含量为a的d，其中0≤a≤2.0mol％，其中d包含除li、o、ni、co、mn、f、w、b和s以外的元素，并且优选地d包括由以下各项组成的组中的至少一种元素：al、ba、ca、cr、fe、mg、mo、nb、si、sr、ti、y、v、zn和zr；

6、-相对于m'含量为b的f，其中b>0，优选地，b在0.1mol％与4.0mol％之间；

7、-相对于m'含量为c的w，其中c>0，优选地，在0.01mol％与4.0mol％之间；

8、-相对于m'含量为d的s，其中0.01≤d≤3.0mol％；

9、-任选地，相对于m'含量为e的b，其中0≤e≤4.0mol％，并且

10、-其中x、y、z、a、d和c通过icp-oes测量，

11、-其中b通过ic测量，

12、-其中x+y+z+a+b+c+d为100.0mol％，

13、其中正电极活性材料具有定义为的f含量fa，

14、定义为的w含量wa，

15、以及定义为的s含量sa，

16、其中正电极活性材料具有f含量fb、w含量wb和s含量sb，其中fb、wb和sb通过xps分析确定，其中fb、wb和sb各自被表示为与如通过xps分析所测量的co、mn、ni、f、w和s的摩尔分数的总和相比的摩尔分数，

17、其中比率fb/fa>1.0，

18、其中比率wb/wa>1.0，并且，

19、其中比率sb/sa>1.0。

20、在一些情况下，其中正电极材料进一步包含含量为e的b，其中e>0，优选地0.01mol％≤e≤4.0mol％，其中正电极活性材料具有定义为的b含量ba，

21、其中正电极活性材料具有通过xps分析确定的b含量bb，其中bb被表示为与如通过xps分析所测量的co、mn、ni、f、w、s和b的摩尔分数的总和相比的摩尔分数，

22、其中比率bb/ba>1.0。

23、本发明涉及以下实施方案：

24、实施方案1

25、在第一方面，本发明涉及一种用于锂离子电池的正电极活性材料，其中正电极活性材料包含li、m'和氧，其中m'包含：

26、-相对于m'含量为在60.0mol％与95.0mol％之间的x的ni；

27、-相对于m'含量为y的co，其中0≤y≤40.0mol％；

28、-相对于m'含量为z的mn，其中0≤z≤70.0mol％；

29、-相对于m'含量为a的d，其中0≤a≤2.0mol％，其中d包含除li、o、ni、co、mn、f、w、b和s以外的元素，并且优选地d包括由以下各项组成的组中的至少一种元素：al、ba、ca、cr、fe、mg、mo、nb、si、sr、ti、y、v、zn和zr；

30、-相对于m'含量为在0.1mol％与4.0mol％之间的b的f；

31、-相对于m'含量为在0.01mol％与4.0mol％之间的c的w；

32、-相对于m'含量为d的s，其中0.01≤d≤3.0mol％；

33、-任选地，相对于m'含量为e的b，其中0≤e≤4.0mol％，并且，

34、-其中x、y、z、a、c、d和e通过icp-oes测量，

35、-其中b通过ic测量，

36、-其中x+y+z+a+b+c+d+e为100.0mol％，

37、其中正电极活性材料具有定义为的f含量fa，

38、定义为的w含量wa，

39、以及定义为的s含量sa，

40、其中正电极活性材料具有f含量fb、w含量wb和s含量sb，其中fb、wb和sb通过xps分析确定，其中fb、wb和sb各自被表示为与如通过xps分析所测量的co、mn、ni、f、w和s的摩尔分数的总和相比的摩尔分数，

41、其中比率fb/fa>1.0，

42、其中比率wb/wa>1.0，并且，

43、其中比率sb/sa>1.0。

44、优选地，fb/fa>2.0，更优选地fb/fa>5.0，并且最优选地fb/fa≥30.0。

45、优选地，fb/fa<70.0，更优选地fb/fa<60.0，并且最优选地fb/fa≤65.0。

46、优选地，sb/sa>2.0，更优选地sb/sa>5.0，并且最优选地sb/sa≥30.0。

47、优选地，sb/sa<100.0，更优选地sb/sa<90.0，并且最优选地sb/sa≤95.0。

48、优选地，wb/wa>2.0，更优选地wb/wa>5.0，并且最优选地wb/wa≥60.0。

49、优选地，wb/wa<130.0，并且更优选地wb/wa≤110.0。

50、优选地，相对于m'，ni含量x≥65.0mol％，并且更优选地x≥70.0mol％，甚至更优选地大于75mol％。

51、优选地，相对于m'，ni含量x≤93.0mol％，并且更优选地x≤91.0mol％，甚至更优选地小于87mol％。

52、优选地，相对于m'，co含量y>2.0mol％，更优选地y≥3.0mol％，并且甚至更优选地y≥4.0mol％。

53、在一个实施方案中，相对于m'，co含量y<20mol％，更优选地y<15mol％，并且甚至更优选地<12.5mol％。

54、优选地，相对于m'，mn含量z>1mol％，更优选地≥3.0mol％，并且甚至更优选地z≥4.0mol％。

55、在一个实施方案中，相对于m'，mn含量y<20mol％，更优选地mn<15mol％，并且甚至更优选地<12.5mol％。

56、优选地，相对于m'，a在0.01mol％与2.0mol％之间，并且优选地a在0.1mol％与1.8mol％之间。

57、优选地，s以在0,1mol％与2mol％之间，并且甚至更优选地0,2mol％至1mol％的含量b存在。

58、优选地，f以在0,1mol％与2mol％之间，并且甚至更优选地0,2mol％至1mol％的含量b存在。

59、优选地，w以在0,1mol％与2mol％之间，并且甚至更优选地0,2mol％至1mol％的含量b存在。

60、在一些情况下，正电极活性材料进一步包含含量相对于m'在0至4.0mol％之间、优选地在0,1mol％与2mol％之间、并且甚至更优选地0,2mol％至1mol％的b。

61、优选地，正电极活性材料呈粉末的形式。

62、为了完整性，应当注意，如果在本发明的定义中使用符号“0≤”来陈述元素的内容，则这意味着所述元素的存在是任选的。

63、实施方案2

64、在第二方面，本发明提供了一种电池，该电池包含本发明的正电极活性材料。

65、实施方案3

66、在第三方面，本发明提供了根据本发明的电池在便携式计算机、平板电脑、移动电话、电动车辆或储能系统中的用途。

67、实施方案4：

68、第四实施方案c提供了一种用于锂离子电池的正电极活性材料，其中正电极活性材料包含li、m'和氧，其中m'包含：

69、-相对于m'含量为在60.0mol％与95.0mol％之间的x的ni；

70、-相对于m'含量为y的co，其中0≤y≤40.0mol％；

71、-相对于m'含量为z的mn，其中0≤z≤70.0mol％，

72、-相对于m'含量为a的d，其中0≤a≤2.0mol％，其中d包括由以下各项组成的组中的至少一种元素：al、ba、ca、cr、fe、mg、mo、nb、si、sr、ti、y、v、zn和zr，以及，

73、-相对于m'含量为在0.1mol％与4.0mol％之间的b的f，

74、-相对于m'含量为在0.1mol％与4.0mol％之间的c的w，

75、-相对于m'含量为d的s，其中0≤d≤3.0mol％，

76、-相对于m'含量为e的b，其中0≤e≤4.0mol％，

77、-其中x、y、z、a、d、e和c通过icp-oes测量，

78、-其中b通过ic测量，

79、-其中x+y+z+a+b+c+d+e为100.0mol％，

80、其中正电极活性材料具有定义为的f含量fa，

81、以及定义为的w含量wa，

82、其中正电极活性材料具有f含量fb和w含量wb，其中fb和wb通过xps分析确定，其中fb和wb各自被表示为与如通过xps分析所测量的co、mn、ni、f、w、b和s的摩尔分数的总和相比的摩尔分数，

83、其中比率fb/fa>1.0，

84、其中比率wb/wa>1.0。

85、优选地，fb/fa>2.0。

86、优选地，wb/wa>1.0。

87、为了完整性，应当注意，如果在本发明的定义中使用符号"0≤"来陈述元素的内容，则这意味着所述元素的存在是任选的。

88、实施方案5

89、在第五实施方案中，优选地根据实施方案4，所述材料包含含量为d的s，其中0.01mol％≤d≤3.0mol％，其中正电极活性材料具有定义为的s含量sa，

90、其中正电极活性材料具有通过xps分析确定的s含量sb，其中sb被表示为与如通过xps分析所测量的co、mn、ni、f、w、s和b的摩尔分数的总和相比的摩尔分数，

91、其中比率sb/sa>1.0。

92、优选地，sb/sa>2.0。

93、实施方案6

94、在第六实施方案中，优选地根据实施方案4或5，所述材料包含含量为e的b，其中0.01mol％≤e≤4.0mol％，其中正电极活性材料具有定义为的b含量ba，

95、其中所述正电极活性材料具有通过xps分析确定的b含量bb，其中bb被表示为与如通过xps分析所测量的co、mn、ni、f、w、s和b的摩尔分数的总和相比的摩尔分数，

96、其中比率bb/ba>1.0。

97、优选地，bb/ba>2.0。

98、实施方案7

99、在第七实施方案中，本发明涉及包含li、m'和氧的正电极活性材料，其中m'包含：

100、-相对于m'含量为在60.0mol％与95.0mol％之间的x的ni；

101、-相对于m'含量为y的co，其中0≤y≤40.0mol％；

102、-相对于m'含量为z的mn，其中0≤z≤70.0mol％，

103、-相对于m'含量为a的d，其中0≤a≤2.0mol％，其中d包括由以下各项组成的组中的至少一种元素：al、b、ba、ca、cr、fe、mg、mo、nb、s、si、sr、ti、y、v、zn和zr，以及，

104、-相对于m'含量为在0.1mol％与4.0mol％之间的b的f，

105、-相对于m'含量为在0.0mol％与4.0mol％之间的c的w，

106、-相对于m'含量为在0.01mol％与3.0mol％之间的d的s，

107、-含量为e的b，其中0≤e≤4.0mol％

108、-其中x、y、z、a、c、d和e通过icp-oes测量，

109、-其中b通过ic测量，

110、-其中x+y+z+a+b+c+d+e为100.0mol％，

111、其中正电极活性材料具有定义为的f含量fa，

112、以及定义为的s含量sa，

113、其中正电极活性材料具有f含量fb，其中fb通过xps分析确定，其中fb和sb被各自表示为与如通过xps分析所测量的co、mn、ni、f、w、b和s的摩尔分数的总和相比的摩尔分数，

114、其中比率fb/fa>1.0，并且

115、其中比率sb/sa>1.0。

116、优选地，fb/fa>2.0。

117、优选地，sb/sa>2.0。