用于二次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二次电池的锂钴基金属氧化物（lco）正电极活性材料。更具体地，本发明涉及包含第一lco粉末和第二lco粉末的颗粒状lco正电极活性材料。

背景技术：

1、本发明涉及用于锂离子二次电池（lib）的单晶正电极活性材料粉末，该单晶正电极活性材料粉末包含第一lco粉末和第二lco粉末。第一lco粉末具有比第二lco粉末更高的中值粒度d50，其中第一lco粉末是单晶的。

2、这种包含第一lco粉末和第二lco粉末的正电极活性材料是已知的，例如从wo2012/171780 a1（下文称为wo’780）中已知，其中第一lco粉末具有比第二lco粉末更高的中值粒度d50。文件wo’780公开了包含大的单晶lco粉末和小的多晶lco粉末的混合物的正电极活性材料粉末。然而，当应用于电化学电池中时，根据wo’780的正电极活性材料表现出不足的高温和高电压稳定性，如通过纽扣电池漂浮测试所测量的。此外，低的粉末密度导致较低的电极密度。

3、因此，本发明的目的是提供一种正电极活性材料，该正电极活性材料在高温和高电压电化学电池应用中是稳定的，如由纽扣电池漂浮测试所测定的低q漂浮（qf）和co溶解（codis）以及如由全电池单元鼓胀测试所测定的4小时（t4h）之后的低厚度增加所指示。另外，如通过压制密度所测量的，本发明的正电极活性材料还显示高粉体密度。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过提供根据权利要求1所述的用于锂离子二次电池的正电极活性材料来实现。确实观察到，使用根据本发明的正电极活性材料实现更好的稳定性和更高的压制密度，如通过实施例说明且由表1和表2中所提供的结果支持。ex1教导了包含第一lco粉末和第二lco粉末的正电极活性材料，其中第一单晶lco粉末具有比第二单晶lco粉末更高的中值粒度d50。

技术特征：

1.一种用于锂离子二次电池的正电极活性材料，其中所述正电极活性材料包含li、co、o和任选的m’，其中m’包含al和/或ti，和任选的选自以下的一种或多种元素：ni、mn、b、sr、mg、nb、w、f和zr，其中co与m’+co的摩尔比（co/(m’+co)）大于0.90，这是通过icp-oes分析所测定的，

2.根据权利要求1所述的正电极活性材料，其中所述正电极活性材料包含m’。

3.根据权利要求1或2所述的正电极活性材料，其中m’包含al和ti。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述第二lco粉末包括具有通过sem分析所测定的介于3µm与7µm之间的平均一级粒度的粉末。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述正电极活性材料具有通过bet分析所测定的介于0.10m2/g与0.25m2/g之间的比表面积。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述正电极活性材料具有在施加207mpa的单轴压力30秒之后介于3.9g/cm3与4.3g/cm3之间的压制密度。

7.根据权利要求6所述的正电极活性材料，其中所述压制密度与所述比表面积的比率介于19.0与28.0之间。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述正电极包含m’，其中m’包含ti和/或mg。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一lco粉末包含在粒子的表面上具有富含ti和/或mg的岛状物的所述粒子，这是通过sem-eds元素映射所测定的。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述第一lco粉末包含在粒子的表面上具有富含ti和mg的岛状物的所述粒子，这是通过sem-eds元素映射所测定的。

11.根据权利要求10所述的正电极活性材料，其中所述富含ti和mg的岛状物具有通过sem分析所测定的介于0.2µm与3.0µm之间的直径。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述第二中值粒度d50b介于5µm与7µm之间。

13.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述第二lco粉末相对于所述正电极活性材料的总体积的体积分数介于15%与30%之间。

14.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述正电极材料包含li、co、金属m’和o，其中所述金属m’包含al、ti和mg，

15.根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料，其中所述正电极材料具有介于10mah/g与150mah/g之间的比漂浮容量，这是通过在4.5v和50℃下持续120小时的电化学分析所测定的。

16.一种用于制造根据前述权利要求中的任一项所述的正电极活性材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：

17.根据权利要求16所述的方法，其中步骤1)为：将中值粒度d50a介于12µm与25µm之间的第一锂钴基金属氧化物粉末、中值粒度d50b介于3µm与8µm之间的第二锂钴基金属氧化物粉末、中值粒度d50c小于300nm的co基化合物、和tio2混合以获得混合物，其中所述第一锂钴基金属氧化物粉末和所述第二锂钴基金属氧化物粉末均为单晶粉末，其中所述第二锂钴基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介于10%与40%之间。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述co基化合物具有小于150nm的中值粒度d50c并且所述co基化合物包含al和/或mg。

19.一种电池单元，所述电池单元包括根据权利要求1至15中的任一项所述的正电极活性材料。

20.根据权利要求19所述的电池在便携式计算机、平板电脑、移动电话、动力工具、电动交通工具和储能系统中的任一者中的用途。

技术总结一种用于锂离子二次电池的正电极活性材料，其中所述正电极活性材料包含Li、Co、O和任选的M’，其中M’包含Al和/或Ti，和任选的选自以下的一种或多种元素：Ni、Mn、B、Sr、Mg、Nb、W、F和Zr，其中Co与M’+Co的摩尔比（Co/(M’+Co)）大于0.90，并且如通过ICP‑OES分析所测定，其中该正电极活性材料包含均为单晶粉末的第一LCO粉末和第二LCO粉末，其中该第一LCO粉672B具有如通过激光衍射粒度分析所测定的介于12µm与25µm之间的第一中值粒度D50A，其中该第二LCO粉末具有如通过激光衍射粒度分析所测定的介于3µm与8µm之间的第二中值粒度D50B，其中该第二LCO粉末相对于该正电极活性材料的总体积的体积分数如通过激光衍射粒度分析所测定介于10%与40%之间。技术研发人员：宋景世,具熹淑,马克西姆·布朗吉诺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：2024/7/29