專利名稱：：鋰電池用正極活性材料、包括其的正極和使用其的鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于鋰電池的正極活性材料、包括該正極活性材料的正極和使用該正極活性材料的鋰電池。
背景技術(shù)：
：鋰電池是高容量電池，因此在需要輕便和長壽命的便攜式信息和通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用。因此，鋰電池工業(yè)迅速發(fā)展。鋰電池的特性受正極活性材料的電化學(xué)性質(zhì)以及負(fù)極、電解質(zhì)溶液、隔膜等的顯著影響。在目前商購的正極活性材料中，LiCo02是最廣泛使用的，且由于其固有特性具有高達(dá)140-150mAh/g的單位重量容量。預(yù)計用作下一代的基于高電壓的正極材料的預(yù)期材料具有高達(dá)180mAh/g的單位重量容量，且當(dāng)轉(zhuǎn)化為單位體積容量時，僅600mAh/cc。
發(fā)明內(nèi)容在一個實(shí)施方式中，本發(fā)明提供用于鋰電池的正極活性材料，其對電極賦予改善的能量密度和高速率容量(ratecapability)。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供包括該正極活性材料的正極。在還一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供使用該正極活性材料的鋰電池，且該電池具有高體積能量密度和改善的高速率容量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，用于鋰電池的正極活性材料包括由下式1表示的鋰復(fù)合材料式lyLi[Li1/3Me2/3]02-(l-y)LiMe，02在式1中，0<y￡0.8,Me是氧化值為+4的金屬基團(tuán)且包括選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬，且Me'包括選自Ni、Mn、Co及其組合的過渡金屬。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在式1中，Me可為由下式2表示的金屬基團(tuán)式2M'aMbMnc在式2中，M是選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬，M'是選自Ni、Cu、Zn、Co、Cr、Fe、Mg及其組合的金屬，0^0.33,0<b$0.33iLa+b+c=l。才艮據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在式2中，M可為Mo、W或V。#4居本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在式2中，M可為Mo，且M'可為Ni。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在式l中，當(dāng)Mo引入Me中時，基于包含在Me和Me'中的金屬的總摩爾數(shù)，Mo的含量可為約0.3-約10摩爾％。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在式1中，Me'可為NiaMobMnc。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在式1中，Me'可為由下式3表示的金屬基團(tuán)式3Nia'Cob'Mnc'在式3中，0站0.5,0$b^0.5且a'+b'+c'二l。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，在式l中，0.4^y<0.7。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供包括上述正極活性材料的正極。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)溶液的鋰電池，其中該正極包括上述正極活性材料。通過參考當(dāng)連同附圖一起考慮時的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的以上和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明晰，其中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的正極活性材料的相圖2是說明制備根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的正極活性材料的方法的流程圖3是比較對于使用根據(jù)實(shí)施例1和比較例1制備的正極活性材料的鋰電池的循環(huán)次數(shù)的體積電極能量密度的圖4是比較對于使用根據(jù)實(shí)施例2和3以及比較例2制備的正極活性材料的鋰電池的循環(huán)次數(shù)的體積電極能量密度的圖5是比較使用根據(jù)實(shí)施例1和比較例1制備的正極活性材料的鋰電池的速率容量的圖；和圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的鋰電池的示意性橫截面圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中顯示了本發(fā)明的示意性實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的正極活性材料包括由yLi[Li^Me2/3]02-(l-y)LiMe'02表示的鋰復(fù)合材料，其中Me包括選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的氧化值為+4的過渡金屬。該鋰復(fù)合材料作為用于鋰電池的正極活性材料是有用的，且賦予改善的物理和電化學(xué)性質(zhì)。而且，使用該正極活性材料的鋰電池即使在連續(xù)的充電/放電循環(huán)過程中也可保持穩(wěn)定的電極結(jié)構(gòu)，由此阻止電極惡化。在一個實(shí)施方式中，正極活性材料是Li2Me03組分引入層狀LiMe'02結(jié)構(gòu)中的復(fù)合材料，且可由yLi2Me03-(l-y)LiMe'02表示。在復(fù)合材料的LiMe'02組分中，Li和氧分別具有+1和-2的氧化值，因此Me'的氧化值必定為+3。例如，在Li[Mno.5Nio.5]02中，由[Mno.sNio.5]表示的金屬基團(tuán)必定具有十3的氧化值。因此，當(dāng)Mn的氧化值為+4時，Ni的氧化值為+2。Li2Me03組分也具有層狀結(jié)構(gòu)，其中鋰離子層和包含2:1的Me和鋰離子比的層在立方密堆積氧排列中交替層疊。因此，Li2Me03組分可由Li[Li^Me2/3]02表示。在括號中的數(shù)是指包含在單層中的各個金屬離子的摩爾比。由Me表示的金屬基團(tuán)具有+4的氧化值。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，在Li2Me03組分中的Me包括可具有多種氧化值的至少一種過渡金屬(即Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、和Pt的至少一種)?？删哂卸喾N氧化值的過渡金屬引入Me中使得能夠增加電極密度和增強(qiáng)電導(dǎo)率。總之，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的用于鋰電池的正極活性材料包括由下式l表示的復(fù)合材料式lyLi[Li1/3Me2/3]02-(l-y)LiMe'02在式l中，0<y^0.8，Me是氧化值為+4的金屬基團(tuán)，且包括選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬，且Me'包括選自Ni、Mn、Co及其組合的過渡金屬。在式1中，Me(其為氧化值為+4的金屬基團(tuán))包括可具有多種氧化值的選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、和Pt的至少一種過渡金屬(下文也簡稱為M),由此增加電極的體積能量密度?？紤]到制造方便，可使用Mo、W、V及其組合。在一個實(shí)施方式中，使用Mo，因為它具有與其他金屬更相容的離子直徑。假定包含在Me中的金屬的總摩爾數(shù)為1，在Me中M的摩爾比例可大于零(0)且小于約0.33。如果M的摩爾比例超過約0.33，電極的充電/放電容量會降低。為了增加電極的導(dǎo)電率，除包括選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt的至少一種過渡金屬外，Me還可進(jìn)一步包括Mn。Me可進(jìn)一步包括選自Ni、Cu、Zn、Co、Cr、Fe和Mg的至少一種金屬(下文中也筒稱為M，)，其當(dāng)以+2氧化態(tài)存在時可與氧結(jié)合以調(diào)整Me的氧化值至+4。在一個實(shí)施方式中，使用Ni,因為其能夠提供更穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。當(dāng)Me包括M'時，假定包含在Me中的金屬的總摩爾數(shù)為1,M'的摩爾比例可為約0-約0.33。如果M'的摩爾比超過約0.33，充電/放電容量會降低。在這方面，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，在式1的復(fù)合材料中的Me可由下式2表示式2M'aMbMnc在式2中，M和M'如上定義，0Sa^0.33，0<b$0.33,JLa+b+c=l。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在用于鋰電池的正極活性材料中，當(dāng)Me包括Mo時，基于包含在Me和Me'中的金屬的總摩爾數(shù)，Mo的含量可為約0.3-約10摩爾％。如果Mo的含量小于約0.3摩爾％時，添加Mo的效果不顯著，因此不能實(shí)現(xiàn)電極的單位體積容量的增加。另一方面，如果Mo的含量超過約10摩爾％時，電極的單位體積容量會減少。LiMe'02組分的Me'構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的正極活性材料的基本層狀結(jié)構(gòu)，且可包括選自Ni、Mn和Co的至少一種過渡金屬。在另一實(shí)施方式中，為了提供穩(wěn)定的電極結(jié)構(gòu)，Me'可為由下式3表示的金屬基團(tuán)式3Nia'Cob'Mnc'在式3中，0Sb'^).5且a'+b'+c'=l。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在式1中，y作為確定Li[Lh/3Me2/3]02和LiMe02組分的摩爾比的系數(shù)。在一個實(shí)施方式中，0<y^0.8。在另一實(shí)施方式中，0.4^y<0.7。如果y超過約0.8，Li[Li^Me2/3]02組分相對于LiMe02組分的比例增加，由此降低充電/放電容量和電導(dǎo)率。圖1是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的正極活性材料的相圖。參考圖1,根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的正極活性材料可包括具有LiCo1/3Mn1/3Ni1/302、Li[Li1/3Mn2/3]02和Li[Li1/3(NiMo)1/3]02組分的座標(biāo)的復(fù)合材料。在這三種組分中的金屬基團(tuán)的氧化值分別為+3、+4和+4。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的正極活性材料可為表示為yLi[Li1/3(NixMoxMn(1.2x))2/3]02-(l-y)LiNimOh/3Mn^02的復(fù)合材料，即這三種組分的組合。在圖1中，全循環(huán)表示具有該三種組分的特定摩爾比的復(fù)合材料的座標(biāo)，即LiCoi/3Mn1/3Nii/302,Li[Li1/3Mn2/3]02和Li[Lii/3(NiMo)i/3]02。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的正極活性材料可使用例如燃燒合成法制備為粉末。首先，將包含所需金屬的原材料例如碳酸鹽(例如碳酸錳)、乙酸鹽(例如乙酸錳、乙酸鈷)和銨鹽(例如鉬酸銨)以規(guī)定的化學(xué)計量比混合。將酸(例如檸檬酸)和溶劑(例如乙二醇)力。入該反應(yīng)混合物中以形成溶膠。從該溶膠相混合物中蒸發(fā)掉水分以形成凝膠。將所得凝膠在熱板上點(diǎn)燃并進(jìn)一步熱處理以獲得粉末狀的以式1的鋰復(fù)合材料表示的正極活性材料。作為選擇，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的正極活性材料可在使用LiOH和/或KOH的堿性條件下使用水熱法制備。水熱法可在加壓條件下(例如在設(shè)定為約5-約35atm的大氣壓的加壓高壓釜中)和在約100-約150。C的溫度下進(jìn)行約6-約12小時。如金屬碳酸鹽或金屬氧化物在固相中均勻混合，然后熱處理以獲得正極活性材料。根據(jù)本發(fā)明的正極活性材料的制備不限于上述方法。應(yīng)理解根據(jù)本發(fā)明的正極活性材料可使用任何合適的方法制備。制，但可為圓柱型、方型、硬幣型、鈕扣型、層壓密封型等。根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的鋰電池可為鋰二次電池。才艮據(jù)另一實(shí)施方式，鋰電池可為鋰一次電池?，F(xiàn)在將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式制備正極和鋰電池的方法。首先，將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑混合以制備正極活性材料組合物。將該正極活性材料組合物直接涂覆在鋁集電體上并輥壓以制備正極板。作為選擇，正極板也可通過如下制備將該正極活性材料組合物在獨(dú)立的載體上流延，將該膜從該載體分離并將該膜層壓在鋁集電體上。合適的導(dǎo)電劑的非限制性實(shí)例包括炭黑如科琴(ketjen)黑。合適的粘合劑的非限制性實(shí)例包括偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈、聚曱基丙烯酸曱酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)或其混合物。合適的粘合劑的其他非限制性實(shí)例包括基于丁苯橡膠的聚合物。合適的溶劑的非限制性實(shí)例包括N-曱基吡咯烷酮、丙酮、水等。正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑各自以鋰電池中通常使用的量來使用。像在上述正極板的制備一樣，負(fù)極板通過如下制備首先將負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑混合以制備負(fù)極活性材料組合物。該負(fù)極活性材料組合物可直接涂覆在銅集電體上以獲得負(fù)極板。作為選擇，該負(fù)極活性材料組合物可在獨(dú)立的載體上流延，從該載體分離，然后層壓在銅集電體上以獲得負(fù)極板。這里，負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑各自以鋰電池中通常使用的量使用。合適的負(fù)極活性材料的非限制性實(shí)例包括鋰金屬、鋰合金、碳質(zhì)材料和石墨。負(fù)極活性材料組合物中的導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑可與正極活性材料組合物中的相同。有時，正極活性材料組合物和負(fù)極活性材料組合物可進(jìn)一步包括增塑劑以在電極板中形成孔。正極板和負(fù)極板可通過隔膜分開。不限制隔膜，且隔膜可為在鋰電池中通常使用的任何隔膜。特別地，可使用對于電解質(zhì)的離子遷移具有低阻抗和良好的電解質(zhì)浸漬性質(zhì)的隔膜。例如，隔膜可由選自玻璃纖維、聚酯、特氟隆(Teflon)、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯(PTFE)及其組合的材料形成。隔膜還可由紡織或無紡材料形成。更具體地，由如聚乙烯或聚丙烯的材料形成的可盤繞隔膜可用于鋰離子電池，具有良好電解質(zhì)浸漬性質(zhì)的隔膜可用于鋰離子聚合物電池。這些隔膜可如下制造。將聚合物樹脂、填料和溶劑混合以制備隔膜組合物。該隔膜組合物直接涂覆在電極上并干燥以形成隔膜。作為選擇，該隔膜組合物可在載體上流延并干燥以形成隔膜，其然后從該載體除去并層壓在電極上。聚合物樹脂不特別限制，且可選自用于電極板的任何粘合劑材料。例如，合適的聚合物樹脂的非限制性實(shí)例包括偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸曱酯和其混合物。如圖6所示，在鋰電池1中，隔膜4配置在正極板2和負(fù)極板3之間以形成電池結(jié)構(gòu)。將該電池結(jié)構(gòu)巻繞或折疊并裝入圓柱形或方形電池殼5中，且用罩組件6密封。然后將有機(jī)電解質(zhì)溶液注入該殼中以完成鋰離子電池。作為選擇，電池結(jié)構(gòu)可堆疊以形成雙電池(bicell)結(jié)構(gòu)并用有機(jī)電解質(zhì)溶液浸漬。所得結(jié)構(gòu)收到袋中并密封以完成鋰離子聚合物電池。用于鋰離子電池的有機(jī)電解質(zhì)溶液可包括鋰鹽和由高介電常數(shù)溶劑和低沸點(diǎn)溶劑構(gòu)成的混合有機(jī)溶劑。這里使用的高介電常數(shù)溶劑不特別限制，且可為相關(guān)技術(shù)中通常使用的任何這種溶劑。合適的高介電常數(shù)溶劑的非限制性實(shí)例包括環(huán)狀碳酸酯(例如，碳酸亞乙酯(ec)、碳酸亞丙酯或碳酸亞丁酯)，y-丁內(nèi)酯等。這里使用的低沸點(diǎn)溶劑也可選自相關(guān)技術(shù)中通常使用的溶劑。合適的低沸點(diǎn)溶劑的非限制性實(shí)例包括鏈狀碳酸酯(例如，碳酸二曱酯、碳酸曱乙酯、碳酸二乙酯(DEC)或碳酸二丙酯)，二甲氧基乙烷，二乙氧基乙烷，脂肪酸酯衍生物等。鋰鹽也不受限制，且可為在鋰電池中通常使用的任何鋰鹽。合適的鋰鹽的非限制性實(shí)例包括LiC104、LiCF3S03、LiPF6、LiN(CF3S02)、LiBF4、LiC(CF3S02)3和LiN(C2F5S02)2。有機(jī)電解質(zhì)溶液中鋰鹽的濃度可為約0.5-約2m。下面，將參照下面的實(shí)施例更具體地描述本發(fā)明。以下實(shí)施例僅用于說明性目的，而不用于限制本發(fā)明的范圍。正極活性材料的制備實(shí)施例1:0.5Li[Lii/3(NimoMomoMn8/m)2/302-0.5LiNh/3C(h/3Mih/302將碳酸鋰、乙酸鎳、乙酸鈷、乙酸錳和七鉬酸銨的原材料以足以制備0.04摩爾0.5Li[Lii/3(NimoMomoMn8/K))2/3]02隱0.5LiNiv3COi/3Mn！/302正極活性材料的化學(xué)計量比稱重。然后將該原材料溶于50ml稀釋的硝酸水溶液中，并向其中加入50ml檸檬酸水溶液和30ml乙二醇。將所得溶膠在熱板上加熱同時攪拌以蒸發(fā)水。將所得凝膠在該熱板上點(diǎn)燃直到凝膠完全燒盡，在流動的干燥空氣中在1000。C下熱處理5小時，并在爐中冷卻以獲得粉末狀的正極活性材料。使用感應(yīng)耦合等離子體(ICP)分析粉末中過渡金屬的含量。X射線衍射(XRD)分析顯示出該粉末具有層狀晶體結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2:0.6Li[Lh/3(NimoMom。Mn8/K))2/3]O2-0.4LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2如實(shí)施例1一樣制備0.04摩爾正極活性材料，除了將碳酸鋰、乙酸鎳、乙酸鈷、乙酸錳和七鉬酸銨的原材料以足以制備0.6Li[Li!/3(Ni脂Mo詣Mn詣)2/3]O2隱0.4LiM!/3Co!/3Mn！/302正極活性材料的化學(xué)計量比稱重以外。實(shí)施例3:0.6Li[Li，/3(NimoMomoMii8/K))2/302-0.4LiNh/2Com。Mn2/502如實(shí)施例1一樣制備0.04摩爾正極活性材料，除了將碳酸鋰、乙酸鎳、乙酸鈷、乙酸錳和七鉬酸銨的原材料以足以制備0.6Li[Lii/3(Nim。MowoMn8/K))2/3]02-0.4LiNii/2Com()Mn2/502正極活性材料的化學(xué)計量比稱重以外。比較例1:0.5Li[LiwMn2/3O2畫0.5LiNh/3C(h/3Mnu302如實(shí)施例1一樣制備0.04摩爾正極活性材料，除了將碳酸鋰、乙酸鎳、乙酸鈷和乙酸錳的原材料以足以制備0.5Li[Li^Mn2/3]O2-0.5LiNii/3Coi/3Mni/3O2正極活性材料的化學(xué)計量比稱重以外。比較例2:0.6Li[Li^Mii2/3O2國0.4LiNh/3C(h/3MiimO2如實(shí)施例1一樣制備0.04摩爾正極活性材料，除了將碳酸鋰、乙酸鎳、乙酸鈷和乙酸錳的原材料以足以制備0.6Li[Li1/3Mn2/3]O2-0.4LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極活性材料的化學(xué)計量比稱重以外。鋰電池的制造和評價如下使用根據(jù)實(shí)施例l-3和比較例l-2制備的正極活性材料制造硬幣電池。根據(jù)實(shí)施例1-3和比較例l-2制備的活性材料列在表1中。將93重量份根據(jù)實(shí)施例1-3和比較例1-2制備的各正極活性材料和3重量份作為導(dǎo)電劑的科琴黑(EC-600JD)均勻混合，并向其中加入聚偏二氟乙烯(PVDF)粘合劑溶液以制造活性材料、導(dǎo)電劑和粘合劑的重量比為93:3:4的漿料。各漿料涂覆在厚度為15pm的鋁箔上并干燥以制造正極板。各個正極板在真空下進(jìn)一步干燥。將所得的硬幣電池(CR2016型)進(jìn)行充電/放電測試。在各硬幣電池的制造中，金屬鋰用作負(fù)極(或?qū)﹄姌O)，且包括1.3MLiPF6的碳酸亞乙酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)(3:7)的混合溶劑用作電解質(zhì)溶液。在2-4.6V的電壓范圍內(nèi)進(jìn)行充電/放電循環(huán)測試。以恒定電流對電池充電直到電池電壓達(dá)到4.6V,然后以4.6V的恒定電壓充電直到電流減小到初始電流的1/10。以恒定電流對電池》文電直到電池電壓達(dá)到2V。通過充電至75mA/g和在不同電流條件下放電進(jìn)行速率測試以評價速率容量。對于使用根據(jù)實(shí)施例l-3和比較例l-2制備的正極活性材料的鋰電池的每單位電極體積的容量總結(jié)在下表1中。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>參考表1,當(dāng)比較使用根據(jù)實(shí)施例1制備的正極活性材料和根據(jù)比較例1制備的正極活性材料(其具有類似的組成，除了沒有Mo以外)的鋰電池時，使用實(shí)施例1的正極活性材料的鋰電池顯示出比使用比較例1的正極活性材料的鋰電池高的每單位電極體積的放電容量。而且，當(dāng)比較使用根據(jù)實(shí)施例2制備的正極活性材料和根據(jù)比較例2制備的正極活性材料的鋰電池時，獲得如關(guān)于實(shí)施例1和比較例1以上所述相同的結(jié)果。圖3是比較使用根據(jù)實(shí)施例1和比較例1制備的正極活性材料的鋰電池的體積電極能量密度相對循環(huán)次數(shù)的圖。圖4是比較使用根據(jù)實(shí)施例2-3和比較例2制備的正極活性材料的鋰電池的體積電極能量密度相對循環(huán)次數(shù)的圖。參考圖3和4的圖，使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)施例1-3制備的正極活性材料的鋰電池與使用根據(jù)比較例1和2制備的正極活性材料的鋰電池相比，顯示出更好的電導(dǎo)率以及更高的每單位體積的容量。因此，使用根據(jù)實(shí)施例1-3制備的正極活性材料的鋰電池具有提高的體積能量密度。而且，圖3和4顯示出，使用根據(jù)實(shí)施例1-3制備的正極活性材料的鋰電池的初始能量密度保持一定的循環(huán)次數(shù)。這個結(jié)果顯示出，使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的正極活性材料的鋰電池具有改善的壽命特性。圖5是說明使用根據(jù)實(shí)施例1和比較例1制備的正極活性材料的鋰電池的速率容量的圖。在圖5中，75mA/g、150mA/g、300mA/g和600mA/g的恒定電流放電容量表示為基于20mA/g的恒定電流放電容量的百分比。參考圖5,使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的實(shí)施例1制備的正極活性材料的鋰電池顯示出比使用根據(jù)比較例1制備的正極活性材料的鋰電池更好的高定地用于要求高容量電流的信息和通訊設(shè)備。通過將具有多種氧化值的過渡金屬引入Li2Me03/LiMe'02復(fù)合材料中制備根據(jù)本發(fā)明的正極活性材料。因此，電極的體積能量密度可增加，且電池的高速率容量可增強(qiáng)。具有這種物理和電化學(xué)性質(zhì)的正極活性材料可用于制造高容量且小尺寸的信息和通訊設(shè)備。盡管已參照某些示例性實(shí)施方式說明和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離如所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對所述實(shí)施方式進(jìn)行各種改變和改進(jìn)。權(quán)利要求1、用于鋰電池的正極活性材料，該正極活性材料包括由式1表示的鋰復(fù)合材料式1yLi[Li1/3Me2/3]O2-(1-y)LiMe′O2其中0＜y≤0.8；Me是具有+4氧化值的金屬基團(tuán)，且包括選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬；和Me′包括選自Ni、Mn、Co及其組合的過渡金屬。2、權(quán)利要求1的正極活性材料，其中Me包括由式2表示的材料式2M'aMbMnc其中M是選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬；M'是選自Ni、Cu、Zn、Co、Cr、Fe、Mg及其組合的金屬；0^0.33;(Xb^0.33;和a+b+c=l。3、權(quán)利要求2的正極活性材料，其中M選自Mo、W和V。4、權(quán)利要求2的正極活性材料，其中M是Mo且M'是Ni。5、權(quán)利要求4的正極活性材料，其中基于包含在Me和Me'中的金屬的總摩爾數(shù)，Mo的存在量為約0.3-約10摩爾％。6、權(quán)利要求1的正極活性材料，其中Me'包括由式3表示的材料式3Nia'CobMnc'其中和a'+b'+c'=l。7、權(quán)利要求1的正極活性材料，其中0.4^y<0.7。8、包括權(quán)利要求1的正極活性材料的正極。9、權(quán)利要求8的正極，其中Me包括由式2表示的材料式2M'aMbMnc其中M是選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬；M'是選自Ni、Cu、Zn、Co、Cr、Fe、Mg及其組合的金屬；0≤a≤0.33;0<b≤0.33;和a+b+c=l。10、權(quán)利要求9的正極，其中M選自Mo、W和V。11、權(quán)利要求9的正極，其中M是Mo且M'是Ni。12、權(quán)利要求11的正極，其中基于包含在Me和Me'中的金屬的總摩爾數(shù)，Mo的存在量為約0.3-約10摩爾％。13、權(quán)利要求8的正極，其中Me'包括由式3表示的材料式3Nia'Cob'Mnc'其中0≤a'≤0.5;0≤b'≤0.5和a'+b'+c'=l。14、鋰電池，包4舌包括權(quán)利要求1的正極活性材料的正極；負(fù)極；和有機(jī)電解質(zhì)溶液。15、權(quán)利要求14的鋰電池，其中Me包括由式2表示的材料式2M'aMbMnc其中M是選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬；M'是選自Ni、Cu、Zn、Co、Cr、Fe、Mg及其組合的金屬；0≤a≤0.33;0<b≤0.33;和a+b+c=l。16、權(quán)利要求15的鋰電池，其中M選自Mo、W和V。17、權(quán)利要求15的鋰電池，其中M是Mo且M'是Ni。18、權(quán)利要求17的鋰電池，其中基于包含在Me和Me'中的金屬的總摩爾數(shù)，Mo的存在量為約0.3-約10摩爾％。19、權(quán)利要求14的鋰電池，其中Me'包括由式3表示的材料式3Nia'Cob'Mnc'其中和0≤a'≤0.5,0≤b'≤0.5和a'+b'+c'=l。全文摘要提供用于鋰電池的正極活性材料。在一個實(shí)施方式中，該正極活性材料為由下式y(tǒng)Li[Li_1/3Me_2/3]O₂-(1-y)LiMe′O₂表示的鋰復(fù)合材料。在式中，0＜y≤0.8，Me是具有+4氧化值的金屬基團(tuán)，且包括選自Mo、W、V、Ti、Zr、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt及其組合的過渡金屬，和Me′包括選自Ni、Mn、Co及其組合的過渡金屬。還提供使用該正極活性材料的鋰電池，且該鋰電池展現(xiàn)出電極的改善的能量密度和高速率容量。文檔編號H01M4/58GK101207201SQ200710148138公開日2008年6月25日申請日期2007年8月28日優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日發(fā)明者尹在久,樸圭成申請人:三星Sdi株式會社