[发明专利]用作电池阴极的富镍和富锰四元金属氧化物材料

权利要求书

1.一种正极活性材料，包括单相的复合氧化物，具有通式Li_xM1_yM2_zM3_uM4_wO_n，其中0＜x≤2，y+z+u+w的和是约1-2，y、u和w每个大于0，并且2≤n≤4，其中M1、M2、M3和M4不同并且从Ba、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Al、B、Si、Ga、Ge、N、P、As、Zr、Hf、Mo、W、Re、Ru、Rh、Pt、Ag、Os、Ir、Au、Sn和镧系元素构成的组中选择，并且其中M1、M2、M3和M4中一个的数量为M1、M2、M3和M4组合的至少约70mol％。

2.如权利要求1的材料，其中M1、M2、M3和M4从Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Al、Ga、Zr、Hf、Mg、Ca和Sn构成的组中选择。

3.如权利要求2的材料，其中M1是锰，M2是镍， M3是钴和M4是铝。

4.如权利要求3的材料，其中0.7≤z/(y+z+u+w)＜1.0。

5.如权利要求4的材料，其中z/(y+z+u+w)≥0.7，y/(y+z+u+w)≤0.2，u/(y+z+u+w)≤0.1，以及w/(y+z+u+w)≤0.1。

6.如权利要求5的材料，其中z/(y+z+u+w)≥0.7，y/(y+z+u+w)≤0.2，u/(y+z+u+w)≤0.05，以及w/(y+z+u+w)≤0.05。

7.如权利要求6的材料，其中复合氧化物具有通式Li_xMn_0.2Ni_0.7Co_0.05Al_0.05O_n。

8.一种制造正极活性材料的方法，包括步骤：

a.把从Ba、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Al、B、Si、Ga、Ge、As、Zr、Hf、Mo、W、Re、Ru、Rh、Pt、Ag、Os、Ir、Au、Sn和镧系元素构成的组中选择的四种不同金属的盐在液体溶剂中混合成溶液；

b.从溶液中沉淀出四种金属的均匀混合物；

c.把锂加入均匀沉淀出的混合物中；以及

d.在氧存在的情况下烧结锂和四种不同金属的混合物以形成四种金属的含锂复合氧化物。

9.如权利要求8的方法，其中含锂(lithiated)复合氧化物包括单相。

10.如权利要求9的方法，其中四种金属从Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu、Zn、Al、Ga、Zr、Hf、Mg、Ca和Sn构成的组中选择，并且以盐提供。

11.如权利要求10的方法，其中四种金属是锰、镍、钴和铝。

12.如权利要求11的方法，其中四种金属之一是以四种金属组合含量的至少约70mol％的数量存在。

13.如权利要求12的方法，其中液体溶剂是水，盐是硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐或卤化物，并且四种金属盐中的至少一个包括在其最低氧化态的金属。

14.如权利要求13的方法，其中四种金属盐中的至少两个包括在其最低氧化态的金属。

15.如权利要求14的方法，其中四种金属盐中的每个都包括在其最低氧化态的金属。

16.如权利要求15的方法，其中从溶液中沉淀四种材料的均匀混合物的步骤包括添加金属氢氧化物到溶液中。

17.如权利要求16的方法，其中金属氢氧化物从氢氧化锂和氢氧化钠构成的组中选择。

18.如权利要求17的方法，其中在步骤b和步骤c之间加入从沉淀混合物中除去硝酸锂的步骤。