[发明专利]用于锂二次电池的基于镍的活性材料、其制备方法和包括含其的正极的锂二次电池

权利要求书

1.用于锂二次电池的基于镍的活性材料，其包含外部和具有闭孔的多孔内部，

其中所述多孔内部具有比所述外部的密度小的密度，和

所述基于镍的活性材料具有4.7g/cc或更小的净密度，

其中在所述内部中所述闭孔的尺寸在150nm至1μm的范围内，

所述内部具有3至30％的孔隙率，

所述基于镍的活性材料是由以下式1表示的化合物：

式1

Li_a(Ni_1-x-y-zCo_xMn_yM_z)O₂

其中在式1中，M是选自硼(B)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、铁(Fe)、铜(Cu)、锆(Zr)和铝(Al)的元素，和

0.95≤a≤1.3，x≤(1-x-y-z)，y≤(1-x-y-z)，0x1，0≤y1且0≤z1，

外部指从最外表面起对应于30至50体积％的区域，基于从基于Ni的活性材料的中心到最外表面的其总体积，或者指从最外围起2μm以内的区域，基于从基于Ni的活性材料的中心到表面的总距离，和内部是指从中心起50-70体积％的区域，基于所述基于Ni的活性材料的总体积，或除了从最外围起2μm以内的区域之外的其余区域，基于从所述基于Ni的活性材料的中心到表面的总距离。

2.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述内部的孔隙率是所述外部的孔隙率的1.2倍或更大。

3.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述外部具有径向排布的结构。

4.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述外部具有小于150nm的孔径。

5.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述基于镍的活性材料包含板状粒子，

其中所述板状粒子的长轴径向排布。

6.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中在式1中，1.0≤a≤1.3，0x≤0.33，0≤y≤0.5，0≤z≤0.05和0.33≤(1-x-y-z)≤0.95。

7.权利要求1所述的基于镍的活性材料，其中所述基于镍的活性材料为LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂,LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂,LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂,LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂或LiNi_0.85Co_0.1Al_0.05O₂。

8.制备用于锂二次电池的基于镍的活性材料的方法，所述方法包括：

通过在600-800℃在氧化气氛下使锂前体和金属氢氧化物的混合物经历一次热处理而制备权利要求1-7任一项所述的基于镍的活性材料。

9.权利要求8所述的方法，还包括在所述一次热处理之后，在700-900℃在氧化气氛下使所述混合物经历二次热处理，

其中所述二次热处理在比所述一次热处理高的温度下进行。

10.权利要求8所述的方法，还包括在所述一次热处理之前，在400-700℃在氧化气氛下对所述锂前体和金属氢氧化物的混合物进行预处理1-3小时。

11.锂二次电池，其包括含有权利要求1-7任一项所述的基于镍的活性材料的正极、负极和介于其间的电解质。