[发明专利]用于可再充电电池组的正电极活性材料在审

专利信息
申请号: 202180073579.2 申请日: 2021-11-03
公开(公告)号: CN116508177A 公开(公告)日: 2023-07-28
发明(设计)人: 熊仓真一;姜志勋;梁太炫;珍斯·马丁·鲍尔森 申请(专利权)人: 尤米科尔公司;株式会社韩国尤米科尔
主分类号: H01M4/525 分类号: H01M4/525
代理公司: 中原信达知识产权代理有限责任公司 11219 代理人: 郭国清;宫方斌
地址: 比利时*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 充电 电池组 电极 活性 材料
【说明书】:

发明提供了一种用于可再充电电池组的正电极活性氧化物材料,该正电极活性氧化物材料包含锂、镍、以及至少一种选自锰和钴的金属,由此所述正电极活性材料具有单晶形态并且所述表面层还包含铝和氟,其中Al与Ni、Mn和/或Co的总量的原子比为1.0至7.0,并且其中所述表面层具有0.5至6.0的F与Ni、Mn和/或Co的总量的原子比,如通过XPS分析所确定的。

技术领域

本发明涉及用于可再充电电池组,特别是用于固态电池组(SSB)应用的正电极活性氧化物材料(下文也称为正电极活性材料),该正电极活性氧化物材料包含锂、氧、镍、以及至少一种选自锰和钴的金属。

更具体地,本发明涉及单晶正电极活性材料粉末微粒正电极活性材料。

正电极活性材料被定义为在正电极中具有电化学活性的材料。该活性材料在预定时间段内经受电压变化时能够捕获和释放Li离子。

背景技术

此类单晶正电极活性材料粉末已经例如从文献WO 2019/185349中已知。文献WO2019/185349公开了单晶正电极活性材料粉末的制备方法。所述形态在SSB应用中通常是优选的,因为单块形态保证了固态电解质和正电极活性材料粒子之间的良好表面接触。然而,在正电极活性材料粒子和固态电解质的界面处的不期望的副反应使电化学特性劣化。副反应(诸如金属溶解)在较高温度下操作的聚合物SSB中特别严重,从而产生不希望的高泄漏容量(Q)。

本发明的一个目的是提供一种用于可再充电电池组的正电极活性材料粉末,该正电极活性材料粉末具有降低的泄漏电流,这增强了电池组单元的耐久性和性能。更具体地,本发明的一个目的是提供一种用于锂离子电池组,特别是用于SSB应用的正电极活性材料,该正电极活性材料具有如至多35mAh/g或甚至至多20mAh/g的总泄漏容量(Q),如通过本发明的分析方法所确定的。

发明内容

此目标通过提供根据权利要求1所述的用于可再充电电池组的正电极活性材料来实现。确实观察到,在使用根据本发明的正电极活性材料粉末的锂离子电池组中实现了改善的Q总,因此实现了降低的泄漏容量,如EXI和EX2所示,并且由表3中提供的结果支持。EXI教导了一种正电极活性材料,该正电极活性材料包含含有铝和氟元素的单晶粒子,其中如通过XPS分析所确定的,Al与Ni、Mn和/或Co的总原子含量的原子比为3.28,并且如通过XPS分析所确定的,F与Ni、Mn和/或Co的总原子含量的原子比为1.86。

另外,本发明提供了:一种聚合物电池组,该聚合物电池组包含根据本发明第一方面的正电极活性材料;一种电化学电池,该电化学电池包含根据本发明第一方面的正电极活性材料;一种用于制造根据本发明第一方面的正电极活性材料的方法;以及根据本发明第一方面的正电极活性材料在便携式计算机、平板电脑、移动电话、电动车辆和储能系统中任一者的电池组中的用途。

附图说明

通过进一步的指导,包括附图以更好地理解本发明的教导内容。所述附图旨在帮助描述本发明,而不旨在作为对当前公开的发明的限制。其中所含的附图和符号具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义。

图1示出了根据EXI的具有单晶形态的正电极活性材料粉末的扫描电子显微镜(SEM)图像。

图2示出了X射线光电子能谱(XPS)图,该XPS图示出了与CEX2相比,EX2中存在Al2p峰和FIs峰。

图3示出了与CEX1、CEX2、CEX3A和CEX3B相比,表面处理对EXI和EX2的正电极活性材料的Q值的影响。X-轴是表面处理,其中B表示表面处理之前,并且A表示表面处理之后。

具体实施方式

除非另有定义,否则公开本发明所用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义。通过进一步的指导,包括术语定义以更好地理解本发明的教导内容。

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