專利名稱：用于制造正極活性材料的方法和可充電鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及一種制備用于可充電鋰電池的正極活性材料的方法和一種包括該正極活性材料的可充電鋰電池。
背景技術(shù)：
由于便攜式電子設(shè)備的尺寸的減小和重量的減輕，所以近來需要開發(fā)用在便攜式電子設(shè)備中的電池，并且要求這樣的電池既具有高性能又具有大容量。電池通過使用用于形成正極和負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)材料(在下文中簡稱為“活性材料”)來產(chǎn)生電力。在鋰離子在正極和負(fù)極嵌入/脫嵌過程中，可充電鋰電池由于化學(xué)勢的變化產(chǎn)生電能。在該背景技術(shù)部分公開的上述信息僅是為了加強(qiáng)對本發(fā)明的技術(shù)背景的理解，因此它可能包含不構(gòu)成在這個(gè)國家對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種制備正極活性材料的方法，所述正極活性材料是經(jīng)濟(jì)有效的，且具有良好的穩(wěn)定性、更高的容量、提高的導(dǎo)電率和更高的倍率特性。根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種制備用于可充電鋰電池的正極活性材料的方法包括以下步驟a)提供爐和容納在所述爐中的坩堝；b)將復(fù)合金屬前驅(qū)物和鋰化合物的混合物放到所述坩堝中；以及c)通過焙燒所述坩堝中的所述混合物來制備用于可充電鋰電池的正極活性材料。在工藝b)過程中，將所述坩堝中的所述混合物放置為使得從所述混合物的內(nèi)部的任意位置到所述坩堝中的所述混合物的外部的最小距離為大約5cm或更小。在工藝b)過程中，所述坩堝中的所述混合物可以具有從所述坩堝的底部測量的大約5cm或更小的高度。在工藝b)過程中，所述坩堝中的所述混合物可以具有從所述坩堝的底部測量的大約3cm或更小的高度。在工藝b)之后且在工藝C)之前，還在所述坩堝中的所述混合物中形成具有預(yù)定的間隙或深度的凹槽。在所述坩堝中的所述混合物中形成預(yù)定的間隙或深度，使得從所述混合物的內(nèi)部的任意位置到所述混合物的外部的最小距離或者從所述混合物的內(nèi)部的任意位置到所述凹槽的最小距離可以為大約5cm或更小。用于可充電鋰電池的正極活性材料可以包括由下面的化學(xué)式1表示的鋰金屬氧化物。[化學(xué)式1]LiaMeO2在化學(xué)式1 中，Me 為 NixCoyMnzM ‘ k，0. 45 彡 χ 彡 0. 65，0. 15 ^ y ^ 0. 25， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 35,0. 9 彡 a 彡 1. 2，0 彡 k 彡 0. l,x+y+z+k = 1，且 M'為 Al、Mg、Ti、Zr 或它們的組合。在化學(xué)式1 中，0. 55 彡 χ 彡 0. 65,0. 15 彡 y 彡 0. 25，0. 15 彡 ζ 彡 0. 25，0 彡 k 彡 0. 1， 且 x+y+z+k = 1 ο在化學(xué)式1中，y和ζ可以相同。可以將工藝b)的所述復(fù)合金屬前驅(qū)物和所述鋰化合物混合，使得所述復(fù)合金屬前驅(qū)物的金屬和所述鋰化合物的鋰可以以大約0. 9至大約1. 2的摩爾比存在。在一個(gè)實(shí)施例中，所述復(fù)合金屬前驅(qū)物的金屬與所述鋰化合物的鋰的摩爾比可以為大約0. 97至大約1.05。工藝c)的焙燒溫度的范圍可以為大于等于大約800°C且小于等于大約900°C。在一個(gè)實(shí)施例中，工藝c)的焙燒溫度的范圍可以為大約850°C至大約890°C。鋰化合物可以包括碳酸鋰、硝酸鋰、乙酸鋰、氫氧化鋰、水合氫氧化鋰、氧化鋰或它們的組合。在工藝c)中，位于所述爐的上側(cè)的空氣可以滿足下面的等式1 [等式1]χ = {每單位小時(shí)的空氣流入量(m3/h)}/{爐的內(nèi)部容積(m3)}在等式1中，1.0彡χ彡100.0。在本公開的另一方面中，提供了一種可充電鋰電池，所述可充電鋰電池包括正極、 負(fù)極和電解質(zhì)，其中，所述正極包括集流體和設(shè)置在所述集流體上的正極活性材料層，所述正極活性材料層包括通過以上方法制造的正極活性材料。在本公開的又一方面中，提供了一種可充電鋰電池，所述可充電鋰電池包括正極、 負(fù)極和電解質(zhì)，所述正極包括拉曼光譜強(qiáng)度比I (587)/1 (567)大于大約1. 02的正極活性材料。所述正極活性材料的拉曼光譜強(qiáng)度比I (587)/1 (567)可以大于大約1. 02且小于等于大約1.08。所述電解質(zhì)可以包括非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。所述可充電鋰電池還可以包括分隔件。所述分隔件可以為選自于聚乙烯、聚丙烯或聚偏1，1_ 二氟乙烯的單層或多層分隔件。所述正極活性材料是經(jīng)濟(jì)有效的，具有良好的穩(wěn)定性、更高的容量、提高的導(dǎo)電率和更高的倍率特性。


通過參考以下結(jié)合附圖考慮時(shí)的詳細(xì)描述，本發(fā)明變得更易于理解，同時(shí)對本發(fā)明的更完整的認(rèn)識和本發(fā)明的許多附隨的優(yōu)點(diǎn)將變得易于顯而易見，在附圖中，相同的標(biāo)號指示相同或類似的組件，其中圖1是示出設(shè)置在坩堝101中的混合物102的示意圖；圖2是示出根據(jù)示例1制備的正極活性材料的SEM照片；圖3是根據(jù)對比示例1制備的正極活性材料的SEM照片；圖4是示例1和對比示例1的拉曼分析數(shù)據(jù)；
圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可充電鋰電池的示意圖；以及圖6是示出用于可充電鋰電池的正極活性材料的制造工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式可充電鋰電池使用在充電和放電反應(yīng)過程中可逆地嵌入或脫嵌鋰離子的材料用于正極活性材料和負(fù)極活性材料，并且可充電鋰電池在正極和負(fù)極之間包含有機(jī)電解質(zhì)溶液或聚合物電解質(zhì)。對于可充電鋰電池的正極活性材料，已經(jīng)使用鋰復(fù)合金屬化合物，并且已經(jīng)研究了諸如 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiNi1^xCoxO2 (O 彡 χ 彡 1)、LiMnO2 等鋰復(fù)合金屬氧化物。在正極活性材料中，基于錳的正極活性材料例如LiMn2O4或LiMr^2最容易合成，成本比其它材料低，與其它活性材料相比在過充電期間具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，并且對環(huán)境友好。然而，這些基于錳的材料的容量相對較低。在商業(yè)化的正極活性材料中，因?yàn)長iCoA具有較好的導(dǎo)電率、大約3. 7V的較高的電池電壓、優(yōu)異的循環(huán)壽命特性、較高的穩(wěn)定性和優(yōu)異的放電容量，所以LiCoO2是突出的。 然而，因?yàn)長iCoO2是昂貴的，且所占的成本為電池總成本的30%或更多，所以LiCoO2在成本方面具有劣勢。另外，在提及的正極活性材料中，LiNiO2具有最高的放電容量電池特性，但LiNW2 難以合成。此外，鎳的高氧化態(tài)會導(dǎo)致電池和電極的循環(huán)壽命劣化，并且會導(dǎo)致電池容易自放電和電池的較低可逆性。此外，因?yàn)殡y以確保電池的穩(wěn)定性，所以難以制造商業(yè)上可獲得的電池。在下文中將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，這些實(shí)施例僅是示例性的，本發(fā)明不限于此。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6中所示，提供了制備用于可充電鋰電池的正極活性材料的方法。該方法包括以下步驟a)提供爐和容納在爐中的坩堝(Si) ；b)將復(fù)合金屬前驅(qū)物和鋰化合物的混合物放到坩堝中(S》；以及c)通過焙燒坩堝中的混合物來制備用于可充電鋰電池的正極活性材料(S； )。在工藝b)中，將設(shè)置在坩堝中的混合物放置為使得從混合物的內(nèi)部的任意位置到設(shè)置在坩堝中的混合物的外部的最小距離為大約5cm或更小。當(dāng)從混合物的內(nèi)部的任意位置到混合物的外部的最小距離為大約5cm或更小時(shí)， 可以有效地減少在焙燒工藝期間產(chǎn)生的二氧化碳。當(dāng)二氧化碳保留在該混合物中時(shí)，通過包含在該混合物中的鋰化合物與二氧化碳的反應(yīng)會產(chǎn)生Li2CO3類型的副產(chǎn)物。集中在復(fù)合金屬前驅(qū)物中的Ni越多，產(chǎn)生副產(chǎn)物的問題就越嚴(yán)重。該制備方法還可以包括在坩堝中的混合物中以預(yù)定的間隙或預(yù)定的深度形成凹槽的工藝。通過形成的凹槽，可以有效地去除在焙燒期間產(chǎn)生的二氧化碳。圖1示出了坩堝101中的混合物102。坩堝101設(shè)置在爐100內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，混合物102可以與坩堝101的底部B直接接觸。混合物102的高度由h表示。在一個(gè)實(shí)施例中，可以從坩堝101的底部B測量混合物102的高度。混合物102可以包括預(yù)定的凹槽103，凹槽可以存在多個(gè)。在一個(gè)實(shí)施例中，凹槽103的高度可以與混合物102的高度相同。此外，可以根據(jù)需要來控制凹槽103的高度h'和寬度W。
凹槽103可以具有大約Icm至大約IOcm的高度和大約0. Icm至大約Icm的寬度。 另外，在相鄰的凹槽103之間可以存在大約Icm至大約IOcm的間隙g，并且間隙g的重復(fù)周期可以為大約1至大約50。如上所述，當(dāng)從混合物的內(nèi)部的任意位置到混合物102的外部的最小距離為大約 5cm或更小時(shí)，可以有效地去除在焙燒混合物102的同時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳。如果沒有從混合物102的內(nèi)部有效地去除二氧化碳，則鋰化合物(例如，Li2CO3)不會充分地分解，因此，會通過包含在混合物中的鋰化合物和二氧化碳的反應(yīng)產(chǎn)生Li2CO3類型的副產(chǎn)物。集中在復(fù)合金屬前驅(qū)物中的Ni越多，產(chǎn)生副產(chǎn)物的問題就越嚴(yán)重。凹槽103可以被形成為使得從混合物102的內(nèi)部的任意位置到混合物102的外部的最小距離或者從混合物102的內(nèi)部的任意位置到凹槽103的最小距離可以為大約5cm或更小。在一個(gè)實(shí)施例中，最小距離可以為大約3cm或更小。參照圖1，a和a'是指混合物102的內(nèi)部的兩個(gè)任意位置。當(dāng)一個(gè)任意位置為a 時(shí)，在圖1中示出了到混合物102的外部的最小距離。換句話說，最小距離da可以是從位置a到凹槽103的側(cè)面的距離。當(dāng)另一任意位置為a'時(shí)，到混合物102的外部的最小距離 da'是位置a'到混合物102的頂表面TS之間的距離。當(dāng)從一個(gè)任意位置到混合物的外部的最小距離為大約5cm或更小時(shí)，容易釋放上面提到的二氧化碳。在一個(gè)實(shí)施例中，最小距離可以在大約3cm內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置在混合物102內(nèi)的至少一個(gè)位置具有到混合物102的表面的最小距離，這樣的最小距離可以為大約5cm或更小。在另一實(shí)施例中，這樣的最小距離可以在大約3cm內(nèi)。在工藝b)中，坩堝101中的混合物102的高度(h)可以為大約5cm或更小。在一個(gè)實(shí)施例中，高度(h)可以為大約3cm或更小。當(dāng)從一個(gè)任意位置到混合物102的外部的最小距離在大約5cm或更小的范圍內(nèi)時(shí)，可以有效地去除在焙燒工藝期間產(chǎn)生的二氧化碳。當(dāng)高度h為大約5cm時(shí)，從一個(gè)任意位置到混合物102的外部的最小距離可以為大約 5cm或更小。用于可充電鋰電池的正極活性材料可以包括由下面的化學(xué)式1表示的鋰金屬氧化物。[化學(xué)式1]LiaMeO2在化學(xué)式1 中，Me 為 NixCoyMnzM ‘ k，0. 45 彡 χ 彡 0. 65,0. 15 ^ y ^ 0. 25， 0. 15 彡 ζ 彡 0. 35,0. 9 彡 a 彡 1. 2，0 彡 k 彡 0. 1，x+y+z+k = 1，并且 M'可以為 Al、Mg、Ti、 Zr或它們的組合。在化學(xué)式1 中，0. 55 彡 χ 彡 0. 65,0. 15 彡 y 彡 0.25,0. 15 彡 ζ 彡 0. 25，0 彡 k 彡 0. 1， 并且x+y+z+k =1。Ni、Co和Mn可以在大約Ni Co Mn = 6 2 2的摩爾比內(nèi)。該摩爾比超出一般的三元系正極活性材料的摩爾比，這樣的摩爾比可以改善電池特性，例如電池容量、電壓保持力、循環(huán)特性等。更具體地說，在化學(xué)式1中，y和ζ可以相同。換言之，Co和Mn可以具有相同的摩爾比。當(dāng)正極活性材料包括在上述范圍內(nèi)時(shí)，可以改善電池容量、循環(huán)壽命、穩(wěn)定性等?？梢酝ㄟ^控制k值使正極活性材料摻雜有Al、Mg、Ti、Zr或它們的組合。通過在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)控制摻雜，可充電鋰電池可以具有良好的高倍率特性和初始容量。當(dāng)具有化學(xué)式1的組成的正極活性材料較少地暴露于空氣(氧)時(shí)，會產(chǎn)生不期望的相，進(jìn)而在電池容量方面導(dǎo)致不良影響，而一般的基于Co的正極活性材料不具有這種不期望的相?？梢曰旌瞎に嘼)的復(fù)合金屬前驅(qū)物和鋰化合物，使得復(fù)合金屬前驅(qū)物的金屬和鋰化合物的鋰的摩爾比可以為大約0. 9至大約1. 2。在一個(gè)實(shí)施例中，摩爾比可以為從大約 0.97至大約1.05的范圍。當(dāng)鋰和過渡元素的摩爾比在該范圍內(nèi)時(shí)，可以提高電池容量。工藝c)的焙燒溫度可以在大約800°C或更高和小于大約900°C之間。在一個(gè)實(shí)施例中，焙燒溫度可以為大約850°C至大約890°C?？梢酝ㄟ^以大約0. 5°C /分鐘至大約20°C / 分鐘的升溫速率將溫度升高至上面的焙燒溫度來執(zhí)行焙燒工藝。該溫度范圍可以低于一般的焙燒溫度范圍。當(dāng)在該范圍內(nèi)執(zhí)行焙燒時(shí)，可以盡可能好地控制顆粒形狀，并可以使容量最大化。例如，為了改善電池容量特性，基于包含在前驅(qū)物中的IOOmol %的總金屬含有 60mol %或更多Ni的基于Ni的正極活性材料的前驅(qū)物需要在小于大約900°C的溫度進(jìn)行焙
；Bs
JyCi。鋰化合物可以包括碳酸鋰、硝酸鋰、乙酸鋰、氫氧化鋰、水合氫氧化鋰、氧化鋰或它們的組合，但不限于此。在工藝c)中，位于爐的上側(cè)的空氣可以滿足下面的等式1。[等式1]χ = {每單位小時(shí)的空氣流入量(m3/h)}/{爐的內(nèi)部容積(m3)}在等式1中，1.0彡χ彡100.0。這里，位于爐的上部的空氣可以具有滿足等式1的動量。因此，可以容易地去除上面提到的二氧化碳。在另一實(shí)施例中，可充電鋰電池可以包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)，其中，正極包括集流體和設(shè)置在集流體上的正極活性材料層，正極活性材料層包括正極活性材料。因?yàn)檎龢O活性材料與上面描述的實(shí)施例相同，所以在下文中將不再描述正極活性材料。在另一實(shí)施例中，正極活性材料的拉曼光譜強(qiáng)度比1 (587)/1 (567)大于大約 1.02。在另一實(shí)施例中，拉曼光譜強(qiáng)度比1 (587)/1 (567)可以大于大約1. 02且小于等于大約1.08(即，1.02<拉曼光譜強(qiáng)度比1 (587)/1 (567) <1.08)。拉曼光譜強(qiáng)度比是I (587) (在大約587CHT1處的峰的高度)與I (567)(在大約567CHT1處的峰的高度)的強(qiáng)度比。正極活性材料層可以包括粘結(jié)劑和導(dǎo)電材料。粘結(jié)劑提高正極活性材料顆粒彼此間的結(jié)合性能和正極活性材料顆粒與集流體的結(jié)合性能。粘結(jié)劑的示例包括從由聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亞乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1，1_ 二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丙烯酸(酯)化的丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂、尼龍等組成的組中選擇的至少一種，但不限于此。包括導(dǎo)電材料來提高電極導(dǎo)電率。可使用任何導(dǎo)電材料作為該導(dǎo)電材料，除非它引起化學(xué)變化。導(dǎo)電材料的示例包括基于碳的材料，例如天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔
8黑、科琴黑、碳纖維等；基于金屬的材料，例如包括銅、鎳、鋁、銀等的金屬粉或金屬纖維 ’導(dǎo)電聚合物，例如聚亞苯基衍生物；或者它們的混合物。負(fù)極包括集流體和設(shè)置在集流體上的負(fù)極活性材料層，負(fù)極活性材料層包括負(fù)極活性材料。負(fù)極活性材料可包括可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的材料、鋰金屬、鋰金屬合金、能夠摻雜和脫摻雜鋰的材料或過渡金屬氧化物。可逆地嵌入/脫嵌鋰離子的材料包括碳材料。碳材料可以是用于鋰離子可充電電池的任何通常使用的基于碳的負(fù)極活性材料。碳材料的示例包括結(jié)晶碳、非晶碳或它們的混合物。結(jié)晶碳可以是無定形的或片形的、薄片形的、球形的或纖維狀的天然石墨或人造石墨。非晶碳可以是軟碳、硬碳、中間相浙青碳化物、煅燒焦(fired coke)等。鋰金屬合金的示例包括鋰以及選自于Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Si、Sb、Pb、 In、Zn、Ba、Ra、Ge、Al 或 Sn 的金屬。能夠摻雜和脫摻雜鋰的材料的示例包括Si、SiOx(0 < χ < 2)、Si-Q合金(其中， Q是選自于由堿金屬、堿土金屬、13族元素、14族元素、過渡元素、稀土元素和它們的組合組成的組的元素，并且不是Si)、Sn、SnO2, Sn-Q合金(其中，Q是選自于由堿金屬、堿土金屬、 13族元素、14族元素、過渡元素、稀土元素和它們的組合組成的組的元素，并且不是Sn)和它們的混合物?？梢詫⑦@些材料中的至少一種與SiO2混合。元素Q選自于Mg、Ca、Sr、Ba、 Ra、Sc、Y、Ti、Zr、Hf、Rf、V、Nb、Ta、Db、Cr、Mo、W、Sg、Tc, Re, Bh、Fe、Pb、Ru、Os、Hs、Rh、Ir、 Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、B、Al、Ga、Sn、In、Ti、Ge、P、As、Sb、Bi、S、Se、Te、Po 或它們的組
口 O過渡金屬氧化物的示例包括釩氧化物、鋰釩氧化物等。負(fù)極活性材料層包括粘結(jié)劑，并可選地包括導(dǎo)電材料。粘結(jié)劑提高負(fù)極活性材料顆粒彼此間的結(jié)合性能和負(fù)極活性材料顆粒與集流體的結(jié)合性能，并且粘結(jié)劑包括聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1，I" 二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡膠、丙烯酸(酯)化的丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂或尼龍，但不限于此。包括導(dǎo)電材料來提高電極導(dǎo)電率。可使用任何導(dǎo)電材料作為該導(dǎo)電材料，除非它引起化學(xué)變化。導(dǎo)電材料的示例包括基于碳的材料，例如天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纖維等；基于金屬的材料，包括銅、鎳、鋁、銀等的金屬粉或金屬纖維；聚亞苯基衍生物的導(dǎo)電聚合物；或者它們的混合物。集流體可以選自于銅箔、鎳箔、不銹鋼箔、鈦箔、泡沫鎳、泡沫銅、覆有導(dǎo)電金屬的聚合物基底或它們的組合。集流體可以包括Al，但不限于此。負(fù)極和正極可以如下制造將負(fù)極活性材料、導(dǎo)電材料和粘結(jié)劑混合在溶劑中，以制備活性材料組合物；并將活性材料組合物涂覆到集流體上。電極制造方法是公知的，因此在本說明書中不進(jìn)行詳細(xì)的描述。溶劑可以包括N-甲基吡咯烷酮等，但不限于此。電解質(zhì)可以包括非水有機(jī)溶劑和鋰鹽。非水有機(jī)溶劑起到傳遞與電池的電化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的離子的作用。非水有機(jī)溶劑可以包括碳酸酯類溶劑、酯類溶劑、醚類溶劑、酮類溶劑、醇類溶劑或非質(zhì)子溶劑。碳酸酯類溶劑的示例包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)、碳酸亞乙酯(EC)、碳酸亞丙酯(PC)、碳酸亞丁酯(BC)，酯類溶劑的示例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、Y-丁內(nèi)酯、癸內(nèi)酯、戊內(nèi)酯、甲瓦龍酸內(nèi)酯、己內(nèi)酯等。醚類溶劑的示例可以包括二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、乙二醇二甲醚、2-甲基四氫呋喃、四氫呋喃等，酮類溶劑的示例可以包括環(huán)己酮等。醇類溶劑的示例可以包括乙醇、異丙醇等，非質(zhì)子溶劑的示例可以包括R_CN(其中，R為C2至C2tl直鏈烴基、支鏈烴基或環(huán)烴基、 雙鍵、芳香環(huán)或醚鍵)、酰胺(例如，二甲基甲酰胺)、二氧戊環(huán)(例如，1，3_ 二氧戊環(huán))、環(huán)丁砜等。非水有機(jī)溶劑可以單獨(dú)地使用或以混合物的形式使用。當(dāng)以混合物的形式使用有機(jī)溶劑時(shí)，可以根據(jù)期望的電池性能來控制混合比。碳酸酯類溶劑可以包括環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合物。環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯以大約1 1至大約1 9的體積比混合在一起，當(dāng)使用該混合物作為非水有機(jī)溶劑時(shí)，可以增強(qiáng)電解質(zhì)性能。另外，一個(gè)實(shí)施例的電解質(zhì)還可以包括碳酸酯類溶劑和芳香烴類溶劑的混合物。 碳酸酯類溶劑和芳香烴類溶劑以大約1 1至大約30 1的體積比混合在一起。芳香烴類有機(jī)溶劑可以由下面的化學(xué)式2表示。[化學(xué)式2]
權(quán)利要求
1.一種制備用于可充電鋰電池的正極活性材料的方法，所述方法包括a)提供爐和設(shè)置在所述爐內(nèi)的坩堝；b)將復(fù)合金屬前驅(qū)物和鋰化合物的混合物放到所述坩堝中；以及c)通過焙燒所述坩堝中的所述混合物來制備用于可充電鋰電池的正極活性材料，其中，在工藝b)中，將設(shè)置在所述坩堝中的所述混合物放置為使得從所述混合物的內(nèi)部的任意位置到所述坩堝中的所述混合物的外部的最小距離為5cm或小于5cm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述混合物具有從所述坩堝的底部測量的5cm或小于5cm的高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述混合物具有從所述坩堝的底部測量的3cm或小于3cm的高度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括以下工藝在將所述混合物放到所述坩堝中之后并且在焙燒所述混合物之前，在設(shè)置在所述坩堝中的所述混合物中形成具有預(yù)定的間隙和深度的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在設(shè)置在所述坩堝中的所述混合物中形成具有所述預(yù)定的間隙和深度的所述凹槽，使得從所述混合物的內(nèi)部的所述任意位置到所述混合物的外部的所述最小距離為5cm或小于5cm，或者從所述混合物的內(nèi)部的所述任意位置到所述凹槽的最小距離為5cm或小于5cm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述正極活性材料包括由下面的化學(xué)式1表示的鋰金屬氧化物L(fēng)iaMeO2,其中，Me 為 NixCoyMnzM ‘ k，0. 45 彡 χ 彡 0. 65，0. 15 ^ y ^ 0. 25，0. 15 彡 ζ 彡 0. 35， 0. 9彡a彡1. 2，0彡k彡0. 1，x+y+z+k = 1，并且M'為Al、Mg、Ti、^ 或它們的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在化學(xué)式1中，0.55彡χ彡0. 65， 0. 15 ^ ζ ^ 0. 25。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，y和ζ相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述工藝b)的所述復(fù)合金屬前驅(qū)物和所述鋰化合物混合，使得所述復(fù)合金屬前驅(qū)物的金屬和所述鋰化合物的鋰的摩爾比為0. 9至1. 2。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述復(fù)合金屬前驅(qū)物的所述金屬和所述鋰化合物的鋰的摩爾比為0. 97至1. 05。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，工藝c)的焙燒溫度的范圍為800°C或更高且小于 900"C。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，工藝c)的焙燒溫度的范圍為850°C至890°C。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述鋰化合物包括碳酸鋰、硝酸鋰、乙酸鋰、氫氧化鋰、水合氫氧化鋰、氧化鋰或它們的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在工藝c)中，位于所述爐的上側(cè)的空氣滿足下面的等式χ= {每單位小時(shí)的空氣流入量}/{爐的內(nèi)部容積}其中，1. 0 < X < 100. 0，所述每單位小時(shí)的空氣流入量的單位為m3/h，所述爐的內(nèi)部容積的單位為m3。
15.一種可充電鋰電池，所述可充電鋰電池包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)，其中，所述正極包括集流體和設(shè)置在所述集流體上的正極活性材料層，所述正極活性材料層包括通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法制造的正極活性材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可充電鋰電池，其中，所述電解質(zhì)包括非水有機(jī)溶劑和鋰Τττ . ο
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的可充電鋰電池，其中，所述可充電鋰電池還包括設(shè)置在所述負(fù)極和所述正極之間的分隔件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的可充電鋰電池，其中，所述分隔件是選自于聚乙烯、聚丙烯或聚偏1，I" 二氟乙烯的單層或多層分隔件。
19.一種可充電鋰電池，所述可充電鋰電池包括正極，包括拉曼光譜強(qiáng)度比I (587)/1 (567)大于1. 02的正極活性材料； 負(fù)極；以及電解質(zhì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的可充電鋰電池，所述拉曼光譜強(qiáng)度比I(587))/1 (567)大于 1. 02且小于等于1. 08。
全文摘要
一種制備用于可充電鋰電池的正極活性材料的方法包括a)提供爐和容納在所述爐中的坩堝；b)將復(fù)合金屬前驅(qū)物和鋰化合物的混合物放到所述坩堝中；以及c)通過焙燒所述坩堝中的所述混合物來制備用于可充電鋰電池的正極活性材料，其中，在工藝b)過程中，將所述坩堝中的所述混合物放置為使得從所述混合物的內(nèi)部的任意位置到所述坩堝中的所述混合物的外部的最小距離為大約5cm或更小。還公開了一種由該方法制造的可充電鋰電池。
文檔編號H01M10/0525GK102280615SQ20111013630
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月13日
發(fā)明者宋有美, 樸度炯, 權(quán)善英, 金志炫, 金景眩, 金民漢 申請人:三星Sdi株式會社