。因此,在整個 說明書的各處出現的如"在一個或多個實施例中"、"在某些實施例中"、"在一個實施例中" 或"在實施例中"等短語未必是指本公開的多個實施例中的同一實施例。此外,特定特征、結 構、材料或特性可在一個或多個實施例中W任何合適的方式組合。
[0053] 雖然本說明書詳細描述了某些實施例,但應當理解,本領域的技術人員在理解上 述內容時,可W易于設想運些實施例的更改形式、變型形式和等同形式。因此,應當理解,本 公開不應不當地受限于W上給出的示例性實施例。
[0054] 已對各個示例性實施例進行了描述。運些W及其它實施例在W下權利要求書的范 圍內。 巧0巧]電極制備
[0056] 將活性電極材料與Super P導電炭黑(得自比利時的MMM碳公司(MMM Carbon, Belgium))共混。將聚偏二氣乙締(PVDF)(得自奧德里奇化學公司(Aldrich Chemical Co.))溶解于N-甲基化咯燒酬(匪P)溶劑(得自奧德里奇化學公司)中,W制備具有約7重 量%濃度的PVDF溶液。將PVDF溶液和N-甲基化咯燒酬(NMP)溶劑加入活性電極材料與Super P的混合物中,并且使用行星式混合機/脫氣器Kurabo Mazerustar邸-50S(得自倉敷紡織 株式會社(Kurabo Industries Ltd),W形成漿液分散體。使用涂布棒將分散體漿液涂布在 金屬錐(用于陰極活性材料的Al;用于諸如石墨或合金的陽極材料的Cu)上,并且在110°C下 干燥4小時W形成復合電極涂層。該涂層由90重量%的活性材料、5重量%的S啡er P和5重 量%的?\0^構成。活性陰極擔載量為約8mg/cm2 eMCMB型石墨(可購自能元科技公司化-One Moli E:nergy Ltd))用作活性陽極材料。活性陽極擔載量為約9.4mg/cm2。 巧化7] 核殼型醒C氧化物的制備
[0058] 10升封閉式攬拌槽反應器配備有3個入口、一個氣體出口端口、一個加熱套膜W及 一個抑探針。向槽中添加4升的IM脫氣氨氧化錠溶液。開始攬拌并且將溫度維持在60°C。用 氣氣流保持槽為惰性。通過一個入口端口 W4ml/min的速率累送NiS〇4 ? 6出O和MnS〇4 ? H20 的2M溶液(Ni /Mn摩爾比是2:1)。通過第二入口端口 W維持槽中pH恒定為10.0的速率添加 50 %的化OH水溶液。通過第S入口端口 W調節到維持反應器中IM畑4〇田農度的速率添加濃 氨氧化錠水溶液。維持W 1000 rpm攬拌。10小時后,停止硫酸鹽和氨氧化錠流,并且在FiH控制 在10.0的情況下維持反應在60°C和1000 rpm下12小時。將所得沉淀過濾,小屯、地洗涂若干 次,并且在ll〇°C下干燥10小時,從而得到呈球形粒子形式的干燥金屬氨氧化物。
[0059] 攬拌的槽反應器如上文進行設定,不同的是氨進料保持關閉。添加脫氣氨氧化錠 (4升,0.2M)。保持W 1000 rpm攬拌,并且將溫度維持在60°C。用氣氣流保持槽為惰性。如上所 述的金屬氨氧化物材料(200g)作為晶種粒子添加。通過一個入口端口 W2ml/min的流速累 送NiSCk ? 6H2〇、MnS〇4.H2〇W及Co5〇4 ? 7出0的2M溶液(金屬原子比率Mn/Ni/Co = 67.5/ 16.25/16.25)。通過第二入口端口 W維持反應器中抑恒定為10.0的速率添加50%的NaOH水 溶液。6小時后,停止硫酸鹽流,并且在抑保持在10.0的情況下維持反應在60°C和1000 rpm下 12小時。在運個過程期間,圍繞晶種粒子形成外殼涂層。將所得沉淀過濾,小屯、地洗涂若干 次,并且在ll〇°C下干燥10小時,從而得到呈球形復合粒子形式的干燥金屬氨氧化物。基于 能量色散X射線光譜儀化DX)分析,估計核/殼摩爾比是67/33。
[0060] 將一部分復合粒子(IOg)與適當量的LiOH ?此0在研鉢中充分混合,在燃燒后形成 Li[Ni2/3Mni/3]02(67 摩爾 %核)與Li[Li0.2Mn().54Ni().i3C0().i3]〇2(33 摩爾 % 的殼)。將混合粉末 在空氣中在500°C下燃燒4小時,然后在900°C下燃燒12小時,形成復合粒子,其中核和殼各 包含具有03晶體結構的層狀裡金屬氧化物。基于感應禪合等離子體(ICP)分析,核/殼摩爾 比是67/33。 巧061] 硬幣電池裝配和循環:
[0062]將陰極電極和陽極電極打孔成圓形,并滲入如本領域技術人員已知的2325硬幣電 池中。陽極為MCMB型石墨或裡金屬錐。使用一層CELGA畑2325微孔膜(PP/陽/PPK25微米厚, 得自北卡羅來納州夏洛特的卡爾格德公司(Celgard,化a;rlotte,Ncxrth化rolina))將陰極 和陽極分隔開。加入10化1的電解質,確保陰極、膜和陽極被潤濕。將硬幣電池密封,并且使 用Maccor系列2000電池循環儀(可得自美國俄克拉荷馬州塔爾薩的Maccor公司(Maccor 111。.化13日,041址加1日,1]54))在30°(3或50°(3的溫度下循環。
[006引 實例1
[0064] 按如下方式制備實例1的陰極粉末(經3重量%的1曰?〇4表面處理的NMC442化i[Lix (Ni0.42Mn0.42Co0.i6)i-x]〇2,其中X為約0.05):將 166.99g的La(N〇3)3.6此0( >98%,得自西格 瑪奧德里奇公司(Sigma-Al化ich))和51.023克的(畑4)2冊〇4( >98%,得自西格瑪奧德里奇 公司)溶解于不誘鋼圓柱形容器中的800ml的去離子(DI)水中,并且攬拌兩小時。然后將 3.01^的陰極粉末醒〔442(可^商品名6(:-723時尋自31公司山化1、(化日.42111日.42(:〇日.16)1-^〇2, 其中X為約0.05)緩慢加入容器中W制備漿液。視需要加入少量去離子水W保持漿液能順楊 攬拌。將漿液攬拌過夜,然后在攬拌下緩慢加熱到約80°C,直到水幾乎干透并且攬拌停止。 然后將容器在l〇〇°C烘箱中加熱過夜,使水完全干透。翻滾容器中的粉末使其變得松散,然 后在800°C下賠燒4小時。在使用前,使粉末通過75WI1孔徑的篩子。 巧0巧]比較例1
[0066] W與實例1相同的方式制備比較例1的陰極粉末,不同的是將粉末在500°C下賠燒4 小時。
[0067] 按照電極制備和硬幣電池裝配一節中公開的工藝,在硬幣電池中作為陰極測試實 例UEx 1)和比較例UComp Ex 1)。裡金屬錐用作陽極。電解質為EC:DEC(1:2體積比)中的 IM LiPF6化C =碳酸亞乙醋;DEC =碳酸二乙醋)。運些硬幣電池在30°C下在相對于Li/Li+的 2.5-4.7V之間循環。圖1示出了使用恒定電流C/15在2.5-4.7V之間循環時實例1和比較例1 的電壓輪廓。(lC = 200mAh/g)。很明顯,與比較例1相比,實例1具有更少的不可逆容量損失。 圖2示出了容量保持與周期數的關系。應該指出的是,實例1具有比比較例1或初始粉末BC-723K更高的可逆容量和更好的容量保持。
[0068] 圖3(a)和(b)示出了實例1和比較例1的粒子形態。很明顯,實例1的粒子上涂布的 材料的微晶尺寸大于比較例1的微晶尺寸。運可能與熱處理溫度差異有關。
[0069] 圖4示出了實例1和比較例1的X射線衍射圖案。兩種材料都采用03型層狀結構。圖4 中還列出了晶格常數。對于初始樣品BC-72:3K而言,晶格常數為:(3-2.872A; C-14.2WA)。 比較例1具有與初始未處理材料類似的晶格常數,但實例1卻不是如此。X射線衍射圖案表 明,與800°C處理溫度相結合的LaP〇4型涂層改變了醒C442(BC-723K)的結構。此外,對于實 例1還觀察到20與50度之間的一些額外小峰。最強額外峰位于30與40度之間,并且用十字符 號標記。
[0070] 表1(a)和(b)示出了通過能量色散X射線光譜儀對實例1和比較例1進行的元素分 析。很明顯,在粒子的表面上檢測到了La和P04兩者。
[0072]表la:實例1的能量色散X射線分析
[0074]表化:比較例I的能量色散X射線分析 [00巧]實例2
[0076] 按如下方式制備實例2的陰極粉末(經3重量%的^(:〇?〇4表面處理的醒C442(Li
[Lix(Ni0.42Mn0.42Co0.i6)i-x]〇2,其中X為約0.05):將 162.93g的Co(N〇3)2 ? 6出0(得自西格瑪奧 德里奇公司)和73.895g的(畑4)2冊化(得自西格瑪奧德里奇公司)溶解于不誘鋼圓柱形容器 中的800ml的去離子水中,然后攬拌過夜。如實例1中那樣將3.Okg的陰極粉末醒C442m商 品名BC-723K得自3M公司,Li[Lix(Ni0.42Mn0.42Co0.i6)i-x]〇2,其中X為約0.05)緩慢加入容器中 W制備漿液。視需要加入少量去離子水W維持順楊攬拌。在攬拌約30分鐘后,將20.685g的 Li2C〇3(得自西格瑪奧德里奇公司)加入容器中。將漿液在攬拌下緩慢加熱到約80°C,直到水 幾乎干透并且攬拌停止。然后將容器放置在l〇〇°C烘箱中過夜,使水完全干透。翻滾容器中 的粉末使其變得松散,然后在800°C下賠燒4小時。在使用前,使粉末通過75WI1孔徑的篩子。 巧077] 實例3
[0078] W與實例1相同的方式制備實例3的陰極粉末(經3重量%的1曰?〇4表面處理的 NMC532Li[Lix(Ni0.50Mn0.30Co0.20)i-x]〇2,其中 X 為約 0.03)dNMC532 可 W 商品名 TXlO 購自優美 科韓國公司(Umicore Korea)。
[0079] 實例4
[0080] W與實例2相同的方式制備實例4的陰極粉末(經3重量%的^(:〇?〇4表面處理的 NMC532Li[Lix(Ni0.50Mn0.30Co0.20)i-x]〇2,其中 X 為約 0.03)dNMC532 可 W 商品名 TXlO 購自優美 科韓國公司。
[0081 ]實例5
[008引 W與實例1相同的方式制備實例5的陰極粉末(經3重量%