专利名称：制备阴极组合物的方法
技术领域：
本公开涉及在锂离子电化学电池中制备用作阴极的组合物的方法。
背景技术：
锂离子电池通常包括阳极、电解质以及包含锂过渡金属氧化物形式的锂的阴极。 己用作阴极组合物的锂过渡金属氧化物的例子包括二氧化钴锂、二氧化镍锂和二氧化锰 锂。然而，经过重复充放电循环后，这些组合物均未表现出高初始容量、高热稳定性和良好 容量保持能力的最佳组合。最近，己将锂过渡金属混合氧化物(诸如锂锰、镍和钴的氧化 物)用作锂离子电化学电池的阴极组合物。
发明内容
存在对具有更高能量密度和更好循环性能的阴极组合物及其制备方法的需求。在一个方面，本发明提供制备阴极组合物的方法，该方法包括混合氧化钴和具有 式MnxlCoylNizlMal(OH)2的混合型金属氢氧化物、具有式Mnx2Coy2Niz2Ma2Oq的混合型金属氧化 物或它们的组合(其中，每个xl、x2、yl、y2、zl和z2 > 0，al和a2彡0，xl+yl+zl+al = I,x2+y2+z2+a2 = 1并且q > 0，同时M是选自除Mn、Co或Ni外的任何过渡金属)以形成 共混物，将锂盐(诸如碳酸锂或氢氧化锂或它们的组合)添加到该共混物以形成混合物，以 及烧结该混合物，其中在该混合物共混后进行所述烧结。在另一方面，提供制备阴极组合物的方法，该方法包括混合氧化镍和具有式 MnxlCoylNizlMal (OH)2的混合型金属氢氧化物、具有式Mnx2Coy2Niz2Ma2Oq的混合型金属氧化物 或它们的组合(其中，每个 xl、x2、yl、y2、zl 和 z2 > 0，al 和 a2 彡 0，xl+yl+zl+al = 1， x2+y2+z2+a2 = 1并且q > 0，同时M是选自除Mn、Co或Ni外的任何过渡金属)以形成共 混物，将锂盐(诸如碳酸锂或氢氧化锂或它们的组合)添加到该共混物以形成混合物，以及 烧结该混合物，其中在该混合物共混后进行所述烧结。在本专利申请中术语“一”、“一个”和“所述”与“至少一种”可互换使用，指一种或多种被描述的要 素；术语“金属”是指元素态或离子态的金属和准金属(例如碳、硅和锗)；术语“锂化”和“锂化反应”是指将锂添加到阴极组合物的过程；术语“脱锂化”和“脱锂化反应”是指从阴极组合物中移除锂的过程；术语“粉末”或“粉末组合物”是指在一个维度上平均最大长度不大于约100微米 的粒子。
术语“充电”是指为电池提供电化学能量的过程；术语“放电”是指从电池中移除电化学能量的过程，如使用电池进行所需的工作； 短语“正极”是指在放电过程期间发生电化学还原和锂化的电极(通常称为阴 极)；以及短语“负极”是指在放电过程期间发生电化学氧化和脱锂化反应的电极(通常称 为阳极)。上述阴极组合物以及掺入这些组合物的锂离子电池在重复充放电循环后表现出 诸如高初始容量、高平均电压以及良好容量保持能力中的一种或多种优点。此外，这些阴极 组合物在高温使用期间不会放出大量热量，从而提高了电池的安全性。在一些实施例中，本 发明公开的组合物显示具有若干、甚至全部这些优点。在附图及以下的描述中示出了一个或多个实施例的细节。本发明的其他特征、目 的及优点在说明书和附图以及权利要求书中将是显而易见的。
图1为两种电化学电池的电压(V)相对于比容量(mAh/g)的曲线图，其中一种电 化学电池具有包含实例1的烧结混合物的阴极，另一种电化学电池具有包含已知材料的阴 极。图2为图1中阴极的X射线衍射图的曲线图。图3为具有图1中已知材料的阴极(充电至相对于锂为4. 4V后)和具有图1中 已知材料的与IM LiPF6 EC/DEC(按体积1 2)反应的阴极组合物的自加热速率相对于温 度的曲线图。图4为图1中所用的两种电化学电池的比容量(mAh/g)相对于充电/放电循环次 数的比较。图5为图1中所用两种电化学电池的dQ/dV相对于电压的曲线图。
具体实施例方式本文所有数字均认为是被术语“约”修饰。由端值表述的数值范围包括该范围内 所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1. 5、2、2. 75,3,3. 80,4和5)。本发明提供包含钴、镍和锰的混合型金属氧化物的阴极组合物的制备方法。当掺 入到锂离子电化学电池后，这些阴极组合物呈现出改善的电化学性能。这种改善的性能包 括一种或多种更高的能量密度，重复循环后改善的循环性能(更低的容量衰减)，以及改善 的安全性。在第一实施例中，提供制备阴极组合物的方法，该方法包括混合氧化钴和具有式 MnxlCoylNizlMal (OH)2的混合型金属氢氧化物、具有式Mnx2Coy2Niz2Ma2Oq的混合型金属氧化物 或它们的组合(其中每个 xl、x2、yl、y2、zl 和 z2 > 0，al 和 a2 彡 0，xl+yl+zl+al = 1， x2+y2+z2+a2 = 1并且q > 0，同时M是选自除Mn、Co或Ni外的任何过渡金属)以形成共 混物，将锂盐形式的锂添加到该共混物以形成混合物，以及随后烧结该混合物，其中在该混 合物共混后进行所述烧结。本方法中可用的示例性钴氧化物包括LiCo02、Co3O4和Co203。可用于本方法实施例中的混合型金属氧化物包括具有式MnxlCoylNizlMal (OH)2的钴、镍和锰的混合型金属氢氧化物、具有式Mnx2Coy2Niz2Ma2Oi的混合型金属氧化物或它们的 组合，其中每个 xl、x2、yl、y2、zl 和 z2 > 0，al 和 a2 彡 0，xl+yl+zl+al = 1, x2+y2+z2+a2 =1并且q>0，同时M选自除Mn、Co或Ni外的任何过渡金属以形成共混物。混合型过渡 金属氢氧化物可通过使用例如美国专利申请No. 2004/0179993 Al (Dahn等人)中描述的 共沉淀方法制备。该专利申请以引用的方式并入本文。混合型过渡金属氧化物可通过烧 结氢氧化物获得。可用于本发明的包含钴、镍和锰的其他混合型过渡金属氧化物在美国专 利申请 No. 5, 900, 385 (Dahn 等人)、6，660, 432B2 (Paulsen 等人)、6，964, 828B2 (Lu 等人)、 7, 211, 237 B2 (Eberman 等人)，美国专利公开 No. 2003/0108793 Al (Dahn 等人)和美国临 时申请序列号No. 60/916，472(Jiang)中有所公开。在本发明的一个实施例中，混合型过 渡金属氧化物可为COl/3Mni/3Ni1/302 (其中在上述式中χ、y和ζ基本上相等和/或a基本为 零)。所谓基本为零是指组合物中不存在大量的另一种金属M。但是，组合物中可能存在痕 量的杂质金属。本实施例的混合型过渡金属氧化物可通过本段中以上所述的方法制备或得 自Pacific Lithium Inc (Auckland, New Zealand)。其他混合型过渡金属氧化物可包括钴、 镍、锰和另一种金属的氧化物。另一种金属可选自锂、铝、钛、镁以及它们的组合。 本公开的方法的一个实施例提供将氧化钴与如上所述的混合型金属氢氧化物或 混合型金属氧化物混合。可与混合型金属氢氧化物或混合型金属氧化物混合的氧化钴的量 可为任意量。例如，在一些实施例中，氧化钴中的钴的摩尔量可为掺混的混合型金属氢氧化 物和混合型金属氧化物中所掺混的钴的混合摩尔量的约20摩尔％ (摩尔百分比)至约80 摩尔％、约30摩尔％至约70摩尔％、约40摩尔％至约60摩尔％、或约50摩尔％。在本公 开方法的另一个实施例中，添加至共混物的氧化钴的摩尔量大约等同于掺混的混合型金属 氧化物和混合型金属氢氧化物中钴的摩尔量。而在其他实施例中，添加至共混物的氧化钴 的量大于掺混的混合型金属氧化物和混合型金属氢氧化物中的钴的总摩尔量。可用于本发明的氧化钴和混合型金属氢氧化物或氧化物可以是粉末形式。氧化钴 可与混合型金属氢氧化物或氧化物混合。所谓混合是指通常使用低剪切力将两种或更多种 粉末完全混合在一起。可通过以下方式实现混合，例如通过将容器中的各种组分震荡在一 起，使用低剪切搅拌器(诸如得自Brabendenlnc. (DusseldorfjGermany)的搅拌器)混合 各种组分，射流研磨，或使用任何其他装置将粉末完全混合在一起而不需多余剪切力。本公开的一个实施例的方法还提供将锂盐添加至氧化钴和混合型金属氢氧化物、 混合型金属氧化物或它们的组合的共混物。锂盐通常在室温下添加并且与其他组分混合以 形成包含锂盐、氧化钴和混合型金属氧化物和氢氧化物组分的混合物。合适的锂盐为无机 或有机盐，例如碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、或者两种或更多种锂盐的组合。本公开的方法还提供烧结混合物。在一些实施例中，可通过将混合物加热至约 7000C以上和约950°C以下、约750°C以上和约950°C以下、或甚至约800°C以上和约900°C以 下的温度来一步完成烧结。可通过将混合物放入具有所需烧结温度的烘箱，或使混合物缓 慢升温，直至混合物达到所需烧结温度来实现从室温加热至烧结温度。可以以约10°C /分 钟的速率、以约8°c /分钟的速率、以约6°C /分钟的速率、以4°C /分钟的速率、以2°C /分 钟的速率、或以甚至更低的速率将温度加热至所需烧结温度。当达到烧结温度后，可以使混 合物在烧结温度下保持一段时间，这段时间叫做“均热”时间。对于本公开的混合物，均热时 间可为1小时或更长、2小时或更长、3小时或更长、4小时或更长，或者5小时或甚至更长。
在其他实施例中，混合物可在某温度下进行均热处理，然后升高温度，并可在不同 温度下进一步对该混合物进行均热处理。例如，混合物可在如前面实施例中的约750°C以 上和约950°C以下的温度下进行均热处理，但是经起始均热处理后，该温度可增加至诸如约 IOOO0C以上的更高温度，并且之后可在此温度下对该混合物进行均热处理。均热处理步骤 可允许材料有时间达到更稳定的状态。本领域已知的是，在烧结和可任选地均热处理后，例如使用相反次序的上述加热 速率，经过适当时间可使材料冷却或恢复至室温。在另一个实施例中 ，提供的是制备阴极组合物的方法，该方法包括混合氧化镍和 具有式MnxCoyNizMa (OH)2的混合型金属、具有式MnxlCoylNizlMal (OH) 2的混合型金属氢氧化物、 具有式Mnx2Coy2Niz2Ma2Oq的混合型金属氧化物或它们的组合(其中每个xl、x2、yl、y2、zl和 z2 > 0，al 和 a2 彡 0，xl+yl+zl+al = 1，x2+y2+z2+a2 = 1 并且 q > 0，同时 M 选自除 Mn、 Co或Ni外的任何过渡金属)以形成共混物，将锂盐添加至该共混物以形成混合物，以及之 后烧结该混合物，其中在该混合物共混后进行所述烧结。本方法可用的镍氧化物包括(例 如)NiO、LiNiO2和Ni (OH)20可与混合型金属氢氧化物或混合型金属氧化物混合的氧化镍 的量可为任意量。例如，在一些实施例中，氧化镍中镍的摩尔量可为掺混的混合型金属氢氧 化物和混合型金属氧化物中所掺混的镍的摩尔量的约20摩尔％ (摩尔百分比)至约80摩 尔％、约30摩尔％至约70摩尔％、约40摩尔％至约60摩尔％、或约50摩尔％。在本公开 方法的另一个实施例中，添加至共混物的氧化镍的摩尔量大约等同于掺混的混合型金属氧 化物和混合型金属氢氧化物中的镍的摩尔量。而在其他实施例中，添加至共混物中的氧化 镍的量大于掺混的混合型金属氧化物和混合型金属氢氧化物中的镍的总摩尔量。烧结条件 和限制因素与上述讨论的将氧化钴添加至混合型金属氢氧化物和/或氧化物的那些相同。可使用本公开的实施例的方法制备的阴极组合物包括(但不限于)申请人的共同 待审和共同提交的专利申请美国代理人案卷号No. 63506US002中公开的组合物。本发明的 一些实施例可用于制备具有03层状结构的阴极材料。根据本文提供的方法制备的阴极组合物可用于制备用于电化学电池中的阴极，这 些阴极可用在多种设备中，包括便携式计算机、平板显示器、个人数字助理、移动电话、机动 设备(如个人用或家用电器和车辆)、仪器、照明设备(如手电筒)以及加热设备。可以把 一个或多个本发明的电化学电池组合起来形成电池组。有关可充电锂离子电池和电池组构 造和用途的进一步细节是本领域技术人员熟悉的。在不背离本发明的范围和实质的前提下，对本发明作出多种修改和变动对于本领 域技术人员而言是显而易见的。应当理解的是，本发明并非意图受本文示出的示例性实施 例和实例的不当限制，这些实例和实施例仅以举例的方式提供，本发明的范围旨在仅受本 文示出的以下权利要求书的限制。本公开中的所有参考文献均以引用方式并入本文。SM电化学电池的制备薄膜电极的制备电极的制备过程如下通过将约IOg的聚偏二氟乙烯(PVDF，AldrichChemical Co.)溶于90g的N-甲基吡咯烷酮溶液(NMP, Aldrich ChemicalCo.)来制备10% PVDF的 NMP 溶液。在玻璃广 口瓶中混合约 7. 33g 的 SUPERP 炭黑(MMM Carbon (Belgium) )、73. 33g10 % PVDF的NMP溶液和200gNMP溶液。混合溶液均含有溶于NMP的约2. 6 %的PVDF和 SUPER P 炭黑。使用 MAZERUSTAR 混合搅拌器(得自 Kurabo Industries Ltd. (Japan))将 5. 25g该溶液与2. 5g阴极组合物混合3分钟以形成均勻浆液。然后使用0. 25mm(0. 010英 寸)的凹口刮棒涂布器，把该浆液涂敷到玻璃板上的薄铝箔上。然后在80°C的烘箱中将涂 布的电极干燥大约30分钟。然后将电极置于120°C的真空炉中1小时，以蒸发NMP和水分。 干燥电极包含约90 %的阴极材料和5 %的PVDF和5 %的SUPER P。活性阴极材料的质量负 荷为大约8mg/cm2。硬币电池的制备 使用从实例1至4中所得到的阴极和锂金属阳极，在干燥室中在2325尺寸(23mm 直径和2. 5mm厚度)硬币电池器具中制作硬币电池。将CELGARD 2400微孔聚丙烯膜(得 自 Hoechst-Celanese)用作隔板。将其用溶于碳酸乙二酯(EC) (Aldrich Chemical Co.) 和碳酸二乙酯(DEC) (Aldrich Chemical Co.)的1 2体积混合物的1摩尔LiPF6 (得自 StellaChemifa Corporation (Japan))溶液润湿。将硬币电池卷边密封。硬币电池的循环在第一次循环中，在4. 4V和2. 5V之间和15mA/g的电流下，对硬币电池进行初次 充电和放电。在第二次和第三次循环中，在30mA/g的电流下对这些电池进行循环。在第四 次至第九次循环中，在15mA/g的相同电流下对这些电池充电并且分别在750mA/g、300mA/ g、150mA/g、75mAh/g、30mA/g和15mA/g的不同电流下放电，以测试其内的阴极组合物的比 容量。在第十次以及此后的循环用于循环性能测试，并且充电和放电电流均为75mA/g。不同阴极材料的加速量热仪(ARC)放热起始温度。用于ARC的粒状阴极的制备制备通过ARC进行热稳定性测试的充电阴极组合物的方法，描述于J. Jiang，et al. ,Electrochemistry Communications，6，39-43，(2004) (J. Jiang等人，电化学通讯，第6 章，第39-43页，2004年)。通常，用于ARC的粒状电极的质量为几百毫克。将数克活性电 极材料与均为7质量％的Super-P炭黑、PVDF以及过量的NMP混合以制得浆液，然后进行用 于制备薄膜阴极材料所述的相同步骤。电极浆液在120°C下过夜干燥后，在研钵中轻轻研磨 电极粉末，然后通过300 μ m筛。然后将少量(约300mg至700mg)的电极粉末置于不锈钢 模具中，对该模具施加13.8MPa(2000psi)的压力以制备大约Imm厚的粒状电极。使用该正 极粒料构造出2325尺寸的硬币电池，并且将中间相炭微珠(MCMB)(得自E-OneMoIi/Energy Canada Ltd. (Vancouver,BC))粒料制成合适的尺寸，以平衡两电极的容量。以1.0mA的电 流对电池第一次充电至所需电压，例如相对于Li为4. 4V。达到4. 4V后，允许电池释放到相 对于锂为4.1V。然后以初始电流的一半，即0.5mA将电池再充电至4. 4V。4个循环后，将 已充电的电池转入手套箱并进行拆解。将脱锂阴极粒料取出并用碳酸二甲酯(DMC)冲洗四 次，以从充电阴极材料表面除去原始电解质。然后在手套箱真空前室中干燥样品两小时以 去除残留的DMC。最后再次轻轻地研磨样品以用于ARC测试。ARC放热起始温度的测量。通过ARC进行的稳定性测试描述于J. Jiang, et al.，Electrochemistry Communications, 6, 39-43, (2004) (J. Jiang 等人，电化学通讯，第 6 章，第 39-43 页， 2004年)中。样品夹持器由壁厚为0. 015mm(0. 006英寸)的304无缝不锈钢管(Microgroup (Medway, MA))制成。钢管外径为6. 35mm(0. 250英寸)，并且用于ARC样品夹 持器而切削的片段长度为39. lmm(1.540英寸)。把ARC温度设定为110°C开始进行测试。 使样品平衡15分钟，并在10分钟内测量自加热速率。如果自加热速率小于0. 04°C /分钟， 则以5°C /分钟的加热速率使样品温度增加10°C。在此新温度下使样品平衡15分钟，并再 次测量自加热速率。当自加热速率维持在0.04°C /分钟以上时，记录ARC放热起始温度。 当样品温度达到350°C或自加热速率超过20°C /分钟时停止测试。X射线衍射(XRD)表征 X射线衍射用于辨别烧结阴极组合物的晶体结构。使用配备有铜靶X射线 管和衍射射束单色仪的Siemens D500衍射计进行衍射测量。所利用的发射X射线为
Cu Kal (λ 二 1. 5405lA)iPCu Ka2 (入=1. 54433A)。所用发散狭缝与防散射狭
缝均设定为0. 5°，同时接收狭缝设定为0. 2mm。将X射线管在30mA下充电至40kV。材料_阴极组合物阴极组合物由多种含量的Co3O4 和 Cov3Niv3Mnv3 (OH)2 或 Ni (OH)2 和 Cov3Niv3Mnv3 (OH)2 的二元混合物与Li2CO2来合成。合成后所得阴极材料包括两种相，这两种相在组成不同的 情况下均具有层状03(R-3m)结构。实例1。将6. 953g 的 Co304 (得自 OMG Inc. (Cleveland，OH))和 8. 047g 的 Li [Cov3Ni1Z3Mnv3] O2(得自 Pacific Lithium Inc. (New Zealand))与 6. 824g 的 Li2CO3 (得自 FMC (US))混合。 以4V /分钟的速率加热粉末混合物至750°C，然后在该温度下保持4小时。然后以4°C / 分钟加热粉末混合物至IOOiTC，然后在该温度下保持4小时。然后，以4°C /分钟将粉末 冷却至室温。将粉末研磨，然后再通过110 μ m筛。对实例1进行EDS分析，发现实例1具 有两个独立相。经EDS测定，第一相具有Coa72Niai5Mnai3的过渡金属组成，而第二相具有 Coa55Nia23Mna22的过渡金属组成。实例2。将11. 637g 的 Co3O4 和 3. 363g 的 Li [Col73Ni 1/3Mn1/3] O2 与 6. 956g 的 Li2CO3 混合。以 40C /分钟的速率加热粉末混合物至750°C，然后在该温度下保持4小时。然后以4°C /分 钟加热粉末混合物至1000°C，然后在该温度下保持4小时。然后，以4°C /分钟将粉末冷却 至室温。将粉末研磨，然后再通过110 μ m筛。经EDS测定，第一相具有Coa9ciNiaci5Mnaci5的 过渡金属组成，而第二相具有Coa58Nia2tlMna22的过渡金属组成。图6为实例2的烧结混合 物的EDS图。实例3。将2. 664g 的 Co3O4 和 12. 336g 的 Li [Col73Ni 1/3Mn1/3] O2 与 6. 704g 的 Li2CO3 混合。以 40C /分钟的速率加热粉末混合物至750°C，然后在该温度下保持4小时。然后以4°C /分 钟加热粉末混合物至1000°C，然后在该温度下保持4小时。然后，以4°C /分钟将粉末冷却 至室温。将粉末研磨，然后再通过110 μ m筛。经EDS测定，第一相具有C0a94Niaci3Mnaci3W 过渡金属组成，而第二相具有Coa52Nia23Mna25的过渡金属组成。实例 4。将7. 116g 的 Ni (OH)2 和 7. Illg 的 Li [Col73Nil73Mnl73]O2 与 5. 975g 的 Li2CO3 混合。 以4V /分钟的速率加热粉末混合物至750°C，然后在该温度下保持4小时。然后以4°C /分钟加热粉末混合物至loocrc，然后在该温度下保持4小时。然后，以4°C /分钟将粉末冷 却至室温。将粉末研磨，然后再通过110 μ m筛。经EDS测定，第一相具有Coai5Nia76Mnatl9 的过渡金属组成，而第二相具有Coai8Nia57Mna25的过渡金属组成。體 图1示出了两个电化学电池的电压(V)相对于比容量(mAh/g)的曲线图，其中一 个电化学电池(硬币电池)包含由实例1的烧结混合物制得的阴极，另一个硬币电池包含 的阴极由1 1质量比率的LiCoO2和Li [Col73Mnl73Nil73IO2的机械共混物未经附加处理制 得。通过在C/10(17mA/g)的电流下初始充电至相对于Li为4. 4V，然后在相同电流下放电 至相对于Li为2. 5V，使这些电化学电池经过一次完整的循环。该图清楚地示出，烧结混合 物的曲线是平滑的，并且不同于机械共混物的曲线。图2示出了实例1中的烧结混合物和上文中的1 1机械共混物，在扫描角度介 于35度和40度之间时的X射线衍射(XRD)图谱的一部分。烧结混合物的晶体结构与机械 共混物的晶体结构有很大区别，并且未显示出具有机械共混物成分的组合。此XRD扫描示 出烧结材料与机械共混物的组成不同。图3示出了与上述IOOmg的1 1机械共混物相比，同30mg的IM LiPF6EC/DEC反 应的IOOmg实例1的烧结混合物(充电至相对于锂为4. 4V后)的ARC自加热速率相对于 温度的曲线图。示出的机械共混物具有约120°C的自加热起始温度。烧结混合物具有更高 的自加热起始温度(约260°C )。这表明实例1的烧结混合物的热稳定性显著高于具有相 同摩尔比(1 1)金属的机械共混物。图4为对实例1的烧结混合物与具有相同质量比(1 1)金属的机械共混物，在 2. 5V至4. 4V下的循环性能比较的曲线图。烧结混合物在以75mAh/g的电流进行60次循环 后，清楚地显示出具有比机械共混物更高的容量和更好的容量保持能力。图5为实例1的烧结混合物和具有相同质量比(1 1)金属的机械共混物，在循环 至相对锂为4. 4V时，以mAh/(gV)计的微分(dQ/dV)相对于电压的曲线图。图5显示出烧 结混合物的电化学行为与机械共混物有很大区别，这表明两种材料具有大不相同的特性。已描述了数个实施例。然而应理解的是，可以在不偏离本发明的实质和范围的情 况下做出各种修改。因此，其他实施例在以下的权利要求书范围之内。
权利要求
一种制备阴极组合物的方法，包括混合氧化钴和具有式Mnx1Coy1Ni21Ma1(OH)2的混合型金属氢氧化物、具有式Mnx2Coy2Niz2Ma2Oq的混合型金属氧化物或它们的组合，其中每个x1、x2、y1、y2、z1和z2＞0，a1和a2≥0，x1+y1+z1+a1＝1，x2+y2+z2+a2＝1并且q＞0，同时M是选自除Mn、Co或Ni外的任何过渡金属以形成共混物；将锂盐添加至所述共混物中以形成混合物；以及烧结所述混合物，其中在将所述混合物共混后进行所述烧结。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化钴包括氧化钴锂。
3.根据权利要求1所述的方法，其中添加至所述共混物的所述氧化钴中的钴的摩尔量 大约等同于掺混的所述混合型金属氧化物和所述混合型金属氢氧化物中的钴的摩尔量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧化钴的摩尔量是掺混的所述混合型金属氧 化物和所述混合型金属氢氧化物中的钴的摩尔量的约0. 20至约0. 80。
5.根据权利要求1所述的方法，其中χ、y和ζ基本上相等。
6.根据权利要求1所述的方法，其中M选自Li、Al、Ti、Mg以及它们的组合。
7.根据权利要求1所述的方法，其中烧结包括将所述混合物加热至约750°C以上和约 1000°C以下的温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中烧结还包括随后将所述混合物加热至约1000°C以 上的温度。
9.一种制备阴极组合物的方法，包括混合氧化镍和具有式MnxlCoylNizlMal (OH) 2的混合型金属氢氧化物、具有式 Mnx2Coy2Niz2Ma2Oq的混合型金属氧化物或它们的组合，其中每个xl、x2、yl、y2、zl和z2 > 0， al 和 a2 彡 0，xl+yl+zl+al = 1，x2+y2+z2+a2 = 1 并且 q > 0，同时 M 是选自除 Mn、Co 或 Ni外的任何过渡金属以形成共混物；将锂盐添加至所述共混物中以形成混合物；以及烧结所述混合物，其中在将所述混合物共混后进行所述烧结。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述氧化镍包括氧化镍锂。
11.根据权利要求9所述的方法，其中添加至所述共混物的所述氧化镍中的镍的摩尔 量大约等同于掺混的所述混合型金属氧化物和所述混合型金属氢氧化物中的镍的摩尔量。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述镍的摩尔量是掺混的所述混合型金属氧化 物和所述混合型金属氢氧化物中的镍的摩尔量的约0. 20至约0. 80。
13.根据权利要求9所述的方法，其中χ、y和ζ基本上相等。
14.根据权利要求9所述的方法，其中M选自Li、Al、Ti、Mg以及它们的组合。
15.根据权利要求9所述的方法，其中烧结包括将所述混合物加热至约750°C以上和约 1000°C以下的温度。
16.根据权利要求9所述的方法，其中烧结还包括随后将所述混合物加热至约1000°C 以上的温度。
17.—种包括由权利要求1或9所述的方法制成的阴极的电化学电池。
全文摘要
本发明提供制备在锂离子电化学电池中用作阴极的组合物的方法。所述方法包括混合过渡金属氧化物或氢氧化物与混合型过渡金属氧化物，添加碳酸锂、氢氧化锂或它们的组合以形成混合物，然后烧结所述混合物。
文档编号H01M4/1391GK101874321SQ200880117737
公开日2010年10月27日 申请日期2008年9月22日 优先权日2007年9月28日
发明者江俊伟 申请人:3M创新有限公司