用于制造用于锂离子可再充电电池的正电极活性材料的金属氧化物产物的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、本发明的目的通过一种用于制造用于锂离子可再充电电池的正电极活性材料的金属氧化物产物来实现，其中金属氧化物产物包含一种或多种金属m'的一种或多种氧化物，其中m'包含：

2、-ni，ni的含量x相对于m'在20.0mol％与100.0mol％之间，

3、-co，co的含量y相对于m'在0.0mol％与60.0mol％之间，

4、-mn，mn的含量z相对于m'在0.0mol％与80.0mol％之间，

5、-d，d的含量a相对于m'的总原子含量在0.0mol％与5.0mol％之间，其中d包含以下元素中的至少一种元素：al、b、ba、ca、cr、fe、mg、mo、nb、s、si、sr、ti、y、v、w、zn和zr，

6、其中x、y、z和a是通过icp测量的，其中x+y+z+a＝100.0mol％，其中金属氧化物产物包含各自包含多个原生粒子的次生粒子，

7、其中所述原生粒子具有第一粒子尺寸分布，其中所述第一粒子尺寸分布具有至多0.10μm的第一d50和至多0.30μm的第一d99。

8、第一粒子尺寸分布在这种情况下通过横截面sem图像分析来确定。第一粒子尺寸分布被确定为累积粒子尺寸分布。这可以通过图像分析软件以自动方式进行，但也可以手动进行。为了获得足够的精度，在至少1000个原生粒子上确定第一粒子尺寸分布。

9、为了计算第一粒子尺寸分布的d50和d99，将参考包含在金属氧化物产物中的过渡金属氧化物前体粒子的示出原生粒子的清晰边缘的横截面sem图像。从图像中选择原生粒子，同时避免被帧截断的粒子。由单个原生粒子的边缘包围的面积用于计算当量直径，其中当量直径被定义为其面积等于粒子面积的圆盘的直径。

10、d50被定义为在累积粒子尺寸分布的50％数量分布处的当量直径。同样地，d99被定义为在累积粒子尺寸分布的99％处的当量直径。

11、由于原生粒子是较大的次生粒子的一部分的事实，因此与仅具有此类原生粒子的氧化物产物相比，氧化物产物具有好得多的流动性。因此，根据本发明的氧化物产物的内聚性较低，这导致较高的堆积密度。这具有以下优点：氧化物产物在工艺设备中，特别是用于执行上述热处理的设备中占据较少空间，使得此工艺设备具有较高的处理能力。

12、在权利要求书以及说明书中公开根据本发明的各种实施例。权利要求书和说明书中所述的实施方案和实施例可相互自由组合，除非另有明确说明。在整个说明书中，如果提供任何数值范围，那么该范围也包括端点值，除非另有明确说明。

13、在优选的实施方案中，所述第一d50为至多0.10μm。

14、在优选的实施方案中，所述第一d99为至多0.30μm。

15、在优选的实施方案中，所述第一d50为至少0.05μm，并且优选至少0.06μm。

16、在优选的实施方案中，所述第一d50为至多0.09μm。

17、在优选的实施方案中，所述第一d99为至少0.15μm，并且优选至少0.17μm。

18、在优选的实施方案中，所述第一d50为至多0.27μm。

19、如上所述，如以上定义的表示为x、y、z、a的金属氧化物产物的金属元素含量满足x+y+z+a＝100.0mol％。这适用于本文所述的所有实施方案。

20、在优选的实施方案中，x≤99.0mol％，例如85.0mol％≤x≤99.0mol％。

21、在优选的实施方案中，x≤95.0mol％并且y≥5.0mol％。

22、在优选的实施方案中，75.0mol％≤x≤85.0mol％并且5.0mol％≤y≤15.0mol％；还更优选5.0mol％≤z≤15.0mol％。

23、在优选的实施方案中，50.0mol％≤x≤80.0mol％，例如x为55.0、60.0、65.0、70.0或75.0mol％，并且10.0mol％≤y≤40.0mol％，例如y为15.0、20.0、25.0、30.0或35.0mol％。

24、在优选的实施方案中，20.0mol％≤x≤45.0mol％，例如x为25.0、30.0、35.0或40.0mol％。

25、在优选的实施方案中，0.0mol％≤y≤5.0mol％，例如y为1.0、2.0、3.0或4.0mol％。

26、在优选的实施方案中，20.0mol％≤x≤25.0mol％并且1.0mol％≤y≤3.0mol％；还更优选70.0mol％≤z≤80.0mol％。

27、在优选的实施方案中，所述一种或多种金属m'的所述一种或多种氧化物占所述金属氧化物产物的至少80重量％，优选至少90重量％。

28、在优选的实施方案中，所述原生粒子由所述一种或多种金属m'的所述一种或多种氧化物组成。

29、在优选的实施方案中，x<100mol％，并且其中所述一种或多种金属m'的所述一种或多种氧化物是混合金属氧化物。

30、在此文献中，单一金属氧化物的混合物不被认为是混合金属氧化物，而仅含有两种或更多种不同金属元素的阳离子的氧化物化合物被认为是混合金属氧化物。

31、替代地，混合金属氧化物可以被定义为其中金属元素以原子水平的混合状态存在的金属氧化物。

32、替代地，混合金属氧化物可以被定义为其中金属氧化物的每个粒子含有存在于金属氧化物中的所有金属元素的金属氧化物。

33、盐的混合溶液意指其中不同金属元素的盐存在于同一溶剂中的溶液，而不管是否已经发生明确的混合步骤。

34、在优选的实施方案中，所述金属氧化物产物具有如通过激光衍射粒子尺寸分析确定的第二粒子尺寸分布，其中所述第二粒子尺寸分布具有第二d50，其中所述第二d50为至少2.0μm，并且优选至少3.5μm。

35、如果考虑此值，那么确保金属氧化物产物的流动性足够好以获得高堆积密度。

36、在优选的实施方案中，所述金属氧化物产物具有通过激光衍射粒子尺寸分析确定的第二粒子尺寸分布，其中所述第二粒子尺寸分布具有第二d50，其中所述第二d50为至多20μm，并且优选至多15μm，并且更优选至多至多12.5μm。

37、这确保在随后的热处理中足够好的锂化，否则这可以是由于li的长扩散距离而造成的问题。

38、为了完整性，注意到d50被定义为当表示为累积体积粒子尺寸分布时在第二粒子尺寸分布的50％处的当量直径。同样地，d99被定义为在第二粒子尺寸分布的99％处的当量直径。

39、在优选的实施方案中，所述次生粒子是球形的。这另外有助于获得良好的流动性。

40、本发明另外涉及一种用于制造用于锂离子可再充电电池的正电极活性材料的方法，其中将根据本发明的金属氧化物产物用作所述正电极活性材料中的所述一种或多种金属m'的源。

41、优选地，在所述方法中，将金属氧化物产物与li源混合并且将混合物在500℃或更高温度下进行热处理。

42、本发明另外涉及根据本发明的金属氧化物产物在制造用于锂离子可再充电电池的正电极活性材料中的用途。