[发明专利]一种电池

说明书

本发明提供了一种性能得到改进的电池。该电池具有通过复合配制方法制备的阴极材料，该阴极材料包含M_jX_p，其中：M_j为选自由碱金属、碱土金属和过渡金属构成的组中的至少一种阳离子，并且j表示每摩尔的所述M_jX_p中的所述阳离子的摩尔数；并且X_p为选自元素周期表中第IIIA族、IVA族、VA族、VIA族和VIIA族中的阴离子，其可为一种或多种阴离子或多阴离子，并且p表示每摩尔的所述M_jX_p中的所述阴离子的摩尔数。当在室温下以1C的放电率将所述电池由至少4.6伏放电至至少2.0伏时，所述电池在第1000次放电循环时的放电容量为至少120mAh/g。

技术领域

本发明涉及一种形成微细粉末和超微细粉末以及纳米粉末的改进方法。更具体而言，本发明涉及通过形成于气泡表面的复合前驱体来形成微细粉末和超微细粉末以及纳米粉末。此外，本发明描述了通过复合前驱体来制备锂金属氧化物，其中该锂金属氧 化物具有高性能电池所需求的优异的物理和化学性能。

我们目前的社会正在快速发展新技术，尤其是在生物技术、医学、 电子、制药和能源领域更是如此。这些领域要求对原料加工以及先进 化学配方的高性能产品制造进行显著改进，同时不会提高相对于商业 化的大规模工业制造成本(图1)。如此，为了实现现代的技术要求 标准，要求将结构-加工-性能的相关性组合以得到特殊的高性能材料。

首先对于所期望的特定应用，为了满足最终的性能结果，该工艺 必须设计适用于为获得物理特性和化学特性。重要必要的是，将化合 物和/或原料的已有确定的性质与新型材料的新的、独特的、不同寻 常的或所期望的性质进行独特地接合组合。例如，常规传统陶瓷是人 们所熟知的电绝缘体，然而可利用该性质，以使特殊陶瓷能够具有高 导热性，从而可使其用作微电子基板的散热器。人们将无机玻璃纤维 和塑料的陶瓷复合体常规用于隔热和隔音，然而现在却将其用作光纤 以取代常规传统铜线。替代常规传统钢引擎的陶瓷引擎能够承受更高 的温度，并且能够更有效地燃烧能量。这要求用于引擎制造的陶瓷由极微细的颗粒构成，以使得强度和韧性能够承受这些应用所要求需要 的高温和强度。另外，当将纳米尺寸的粉末制造为这些车辆的陶瓷部 件时，这些粉末更为致密、缺陷更少，并且能够制造为用于实际应用 的更薄更小的轻质尺寸。

如今能量消耗的增加不仅需要人们发现新的能源，而且还需要改 进现有材料以满足能源设备，如太阳能电池、燃料电池、生物燃料和 充电电池。例如，此前锂离子电池被用于消费电子设备中，但是如今 其在大型的运输车辆中承担了重要的作用。为了能够在高性能应用中 获得更广泛的接受度，这些替代能源必须更为实用，并且比石油燃料 更具有价格优势。因此，先进的设备需要能够增强所用材料的物理性 质和化学性质的特殊设计的微结构。这些材料的工业规模的制造通常 更为昂贵。此外，这些特殊粉末材料(如氧化物、磷酸盐、硅酸盐等) 不仅需要纳米尺寸的材料，而且还要求具有高孔隙率、高比表面积和其他特性的窄粒径分布以实现增强的性能。例如，对于用于锂离子电 池的纳米结构的锂阴极粉末，由于其具有更为微小的粒径，因此具有 更短的扩散路径和更多的活性位点量，因此预期其具有改善的质量和 电荷传输性。然而，这种增值增加了额外的成本，因此可能无法被终 端消费者所接受，从而导致生产规模缩小。