具有改進的功率特性的復(fù)合正極活性材料和包含其的二次電池、電池模塊和電池組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種包含層狀鋰錳氧化物和含鋰的金屬氧化物的復(fù)合正極活性材料。此外，本發(fā)明提供通過包含所述復(fù)合正極活性材料而具有改進的功率特性的二次電池、電池模塊和電池組。
【專利說明】具有改進的功率特性的復(fù)合正極活性材料和包含其的二次電池、電池模塊和電池組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有改進的功率特性的復(fù)合正極活性材料和包含所述復(fù)合正極活性材料的二次電池、電池模塊和電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]近來，已經(jīng)將鋰二次電池用于包括便攜式電子裝置如移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)和筆記本電腦的各種領(lǐng)域中。特別地，隨著對環(huán)境問題關(guān)注的增長，已經(jīng)積極地對作為電動車輛電源的具有高能量密度和放電電壓的鋰二次電池進行了研究，且某些研究正處于商業(yè)化階段，所述電動車輛能夠代替使用化石燃料的車輛如汽油車輛和柴油車輛，且所述使用化石燃料的車輛是空氣污染的一個主要原因。
[0003]同時，為了將鋰二次電池用作電動車輛的電源，鋰二次電池必須在寬充電狀態(tài)(SOC)范圍中保持穩(wěn)定的功率，同時具有高功率。
[0004]根據(jù)電動車輛的動力源類型，將電動車輛分為典型的電動車輛(EV)、電池電動車輛(BEV)、混合電動車輛(HEV)或插電式混合電動車輛(PHEV)。
[0005]然而，由于在上述電動車輛中的典型電動車輛(EV)和串聯(lián)型PHEV在車輛的驅(qū)動方面完全取決于電池而不是發(fā)動機，所以與其他類型的電動車輛相比，在可使用的SOC范圍內(nèi)根據(jù)電池特性保持穩(wěn)定的功率對于驅(qū)動安全性是非常重要的因素，且需要具有寬的可利用SOC范圍的電池。
[0006]同時，關(guān)于高容量鋰二次電池的典型正極材料LiCoO2，在能量密度和功率特性的提高方面已經(jīng)遇到了實際限制。特別地，當(dāng)將LiCoO2用于高能量密度應(yīng)用中時，伴隨著高溫充電狀態(tài)中結(jié)構(gòu)的退化，LiCoO2結(jié)構(gòu)中的氧由于LiCoO2的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而被排出，與電池中的電解質(zhì)發(fā)生放熱反應(yīng)，由此成為電池爆炸的主要原因。
[0007]為了改善LiCoO2的安全限制，已經(jīng)考慮使用含鋰的錳氧化物如層狀晶體結(jié)構(gòu)的LiMnO2和尖晶石晶體結(jié)構(gòu)的LiMn2O4以及含鋰的鎳氧化物(LiNiO2)，近來已經(jīng)對層狀結(jié)構(gòu)的鋰錳氧化物進行了大量研究，其中以大于其他過渡金屬(不包括鋰)的量向作為高容量材料的層狀鋰錳氧化物中添加作為主要過渡金屬的錳(Mn)。
[0008]所述鋰猛氧化物展示相對高的容量，且還在高SOC范圍中展示相對高的功率特性。然而，在運行電壓極限處即在低SOC范圍內(nèi)電阻會急劇增大，由此功率急劇下降，且初始不可逆容量會變大。
[0009]由于在單獨使用鋰二次電池的典型已知的正極活性材料方面存在這種限制，所以要求使用由其形成的混合物。特別地，為了用作中型和大型裝置的電源，迫切需要一種通過在整個SOC范圍內(nèi)展示均勻特性且不會發(fā)生快速電壓下降而具有改進的安全性并具有高容量的鋰二次電池。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]技術(shù)問題
[0011]本發(fā)明提供一種具有改進的功率特性的復(fù)合正極活性材料，其中通過對鋰錳氧化物和具有高放電電勢的含鋰的金屬氧化物進行混合可在寬SOC范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的功率。
[0012]本發(fā)明還提供包含所述復(fù)合正極活性材料的二次電池、電池模塊和電池組。
[0013]技術(shù)方案
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種復(fù)合正極活性材料，其包含:由如下化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物；和由如下化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物，
[0015]化學(xué)式I
[0016]a[Li2MnO3].(l~a) [LiM1O2]
[0017]其中0〈a〈l，且 M1 為選自錳(Mn)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、釩(V)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鎂(Mg)和硼(B)中的一種或多種金屬;以及
[0018]化學(xué)式3
[0019]Li(NixCoyAlz) O2
[0020]其中X、y和z各自獨立地選自0〈x、y、ζ<1的范圍，且x+y+z=l。
[0021]由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物和由化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物的混合比可以在99:1?50:50的重量比范圍內(nèi)。
[0022]在層狀鋰錳氧化物的化學(xué)式I中的M1可以包括Mn、Ni和Co。
[0023]在化學(xué)式3中的x、y和z可以分別在0.45?0.90,0.05?0.35和0.005?0.20
的范圍內(nèi)。
[0024]復(fù)合正極活性材料還可包含選自如下物質(zhì)中的一種或多種物質(zhì):鋰鈷氧化物；鋰鎳氧化物；鋰錳氧化物；鋰鈷-鎳氧化物；鋰鈷-錳氧化物；鋰錳-鎳氧化物；鋰鈷-鎳-錳氧化物；以及其中被選自如下中的一種或多種其他元素取代或摻雜的氧化物:A1、Mg、N1、Co、Fe、Cr、V、T1、Cu、B、鈣(Ca)、Zn、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鑰(Mo)、鍶(Sr)、銻(Sb)、鎢(W)和鉍(Bi)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種包含所述復(fù)合正極活性材料的二次電池。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種包含所述二次電池的電池模塊。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種包含所述電池模塊的電池組。
[0028]所述電池組可以用作選自如下中的一種或多種中型和大型裝置的電源:包括電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)和插電式混合電動車輛(PHEV)的電動車；電動自行車；電動踏板車；電動高爾夫球車；電動卡車；和電動商用車輛。
[0029]技術(shù)效果
[0030]本發(fā)明的復(fù)合正極活性材料可不僅是無毒的且在成本方面經(jīng)濟，而且還可在寬充電狀態(tài)(SOC)范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的功率。
[0031]此外，通過在二次電池、電池模塊和電池組中包含本發(fā)明的復(fù)合正極活性材料可以改進功率特性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是顯示功率隨實施例1?3和比較例I的電池的各種充電狀態(tài)(SOC)而變化的圖；[0033]圖2是顯示電阻隨實施例1?3和比較例I的電池的各種SOC而變化的圖；以及
[0034]圖3是顯示實施例3和比較例I的電池的充電和放電曲線的圖。
【具體實施方式】
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的復(fù)合正極活性材料包含由如下化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物和由如下化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物:
[0036]化學(xué)式I
[0037]a[Li2MnO3].(l~a) [LiM1O2]
[0038]其中0〈a〈l，且 M1 為選自錳(Mn)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉻(Cr)、釩(V)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鈦(Ti)、鋁(Al)、鎂(Mg)和硼(B)中的一種或多種金屬;以及
[0039]化學(xué)式3
[0040]Li(NixCoyAlz) O2
[0041]其中X、y和z各自獨立地選自0〈x、y、ζ<1的范圍，且x+y+z=l。
[0042]由于根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的復(fù)合正極活性材料包含由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物和由化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物，所以所述復(fù)合正極活性材料可以不僅是無毒的且比LiCoO2相對廉價，而且還可在寬的充電狀態(tài)(SOC)范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的功率。
[0043]然而，在將由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物單獨用作正極活性材料的情況中，包含所述層狀鋰錳氧化物的二次電池展示了其中由于在低SOC下電阻的急劇增大而造成功率下降的現(xiàn)象。盡管已經(jīng)提出了關(guān)于這種現(xiàn)象的各種說明，但通常將所述現(xiàn)象解釋如下。即，如同在如下反應(yīng)式中所示，在初始充電期間在基于正極電勢為4.5V以上的高壓下，兩個鋰離子和兩個電子與源自構(gòu)成層狀結(jié)構(gòu)的鋰錳氧化物復(fù)合物的Li2MnO3中的氧氣一起移出，但在放電期間，僅有一個鋰離子和一個電子可逆地插入正極中。
[0044](充電)Li2Mn4+O3 — 2Li++2e>l/202+Mn4+02
[0045](放電)Mn4+02+Li++e-— LiMn3+O2
[0046]因此，由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物的初始充電和放電效率會隨Li2MnO3的含量(a值)而不同，但會低于典型層狀正極活性材料如LiCo02、LiMna5Nia5O2或LiMn0.33Ni0.33Co0.3302 的效率。
[0047]在此情況中，由于必須超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計負極的容量以防止在初始循環(huán)期間由于化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物的大不可逆容量造成鋰在負極處沉淀，所以會降低實際可逆容量。此外，關(guān)于層狀材料，在安全性方面存在限制。
[0048]因此，在本發(fā)明中，不僅為了致力于解決上述限制并保持由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物的優(yōu)勢，而且為了確保在寬SOC范圍內(nèi)的穩(wěn)定功率，提供了包括由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物和由化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物兩者的復(fù)合正極活性材料。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的實施方案，化學(xué)式I中的M1可以包括Mn、Ni和Co以提供經(jīng)濟優(yōu)勢和高容量的二次電池。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的實施方案，可以將放電電勢比所述層狀鋰錳氧化物的放電電勢更高的化合物用作由化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物，從而與由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物混合以整體提高放電電勢。[0051]S卩，關(guān)于包含由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物和由化學(xué)式3表示的具有高放電電勢的含鋰的金屬氧化物的復(fù)合正極活性材料，由于與單獨使用由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物的情況相比，可整體提高其放電電勢，所以功率可以在寬SOC范圍內(nèi)穩(wěn)定，并可以減輕在低SOC下電阻急劇增大的現(xiàn)象。
[0052]更特別地，由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物的放電電勢可以隨作為化學(xué)式I的M1而選擇的金屬的類型而不同，但平均為約3.5V。因此，由化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物的放電電勢可以為3.5V以上，但其放電電勢不能限制于此。
[0053]在根據(jù)本發(fā)明實施方案的復(fù)合正極活性材料中，由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物和由化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物的混合比可以在99:1?50:50的重量比范圍內(nèi)。然而，在以小于I的重量比混合含鋰的金屬氧化物的情況中，不能在寬SOC范圍內(nèi)確保穩(wěn)定的功率，且在以大于50的重量比混合含鋰的金屬氧化物的情況中，包括過量的比層狀鋰錳氧化物昂貴的含鋰的金屬氧化物，由此復(fù)合正極活性材料在成本方面不適用于大容量裝置。
[0054]可以將由如下化學(xué)式2表示的金屬氧化物用作本發(fā)明的含鋰的金屬氧化物，但不能將本發(fā)明限制于此。
[0055]化學(xué)式2
[0056]LiM2O2
[0057]其中M2 是選自 Mn、N1、Co、Fe、Cr、V、Cu、Zn、T1、Al、MgP B 中的一種或多種金屬。
[0058]在本發(fā)明中，可以使用由化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物，其中M2是由化學(xué)式2表示的金屬氧化物中的N1、Co和Al。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在化學(xué)式3中的x、y和z可以分別在0.45?0.90、
0.05?0.35和0.005?0.20的范圍內(nèi)。在上述范圍內(nèi)，放電電勢為3V?4.4V，這相對于由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物的放電電勢是足夠高的。
[0060]如果需要，還可以將選自如下中的一種或多種化合物混合在根據(jù)本發(fā)明實施方案的復(fù)合正極活性材料中:鋰鈷氧化物；鋰鎳氧化物；鋰錳氧化物；鋰鈷-鎳氧化物；鋰鈷-錳氧化物；鋰錳-鎳氧化物；鋰鈷-鎳-錳氧化物；以及其中被其他元素取代或摻雜的氧化物。
[0061]所述其他元素可以為選自如下中的一種或多種元素:A1、Mg、N1、Co、Fe、Cr、V、T1、Cu、B、鈣(Ca)、Zn、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鑰(Mo)、鍶(Sr)、銻(Sb)、鎢(W)和鉍(Bi)，但不能將所述其他元素限制于此。
[0062]本發(fā)明還提供一種包含上述復(fù)合正極活性材料的二次電池。
[0063]可以將本領(lǐng)域中已知的典型方法用于將本發(fā)明實施方案的復(fù)合正極活性材料包括在二次電池中的方法，下面將以非限制性實例對包含復(fù)合正極活性材料的二次電池的提供進行說明。
[0064]二次電池含正極、負極、隔膜和電解質(zhì)，所述正極包含本發(fā)明實施方案的正極活性材料。
[0065]可以利用通過將復(fù)合正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘合劑分散在分散介質(zhì)中而得到的正極漿料對正極集電器進行涂布，然后干燥以制備包含所述復(fù)合正極活性材料的正極。
[0066]可以使用本領(lǐng)域中已知的任意一種導(dǎo)電劑、粘合劑、分散介質(zhì)和集電器，只要所述導(dǎo)電劑、粘合劑、分散介質(zhì)和集電器可用于鋰二次電池中即可。[0067]所述導(dǎo)電劑的非限制性實例可以為選自如下中的一種或多種物質(zhì):人造石墨、天然石墨、炭黑、乙炔黑、科琴黑、超導(dǎo)電乙炔炭黑、熱裂法炭黑、槽法炭黑、碳纖維、金屬纖維、招、錫、秘、娃、鋪、鎳、銅、鈦、fu鉻、猛、鐵、鈷、鋅、鑰、鶴、銀、金、鑭、釕、鉬、銥、氧化鈦、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔和聚吡咯。
[0068]基于100重量份的復(fù)合正極活性材料，可以以3重量份?20重量份的量使用導(dǎo)電齊U。在導(dǎo)電劑的含量小于5重量份的情況中，電池的電化學(xué)性質(zhì)會退化；在其含量大于20重量份的情況中，單位重量的能量密度下降。
[0069]粘合劑的非限制性實例可以為選自如下中的一種或多種物質(zhì):聚偏二氟乙烯(PVdF)、聚六氟丙烯-聚偏二氟乙烯共聚物(PVdF/HFP)、聚(乙酸乙烯酯)、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯吡咯烷酮、烷基化的聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基醚、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸乙酯)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯基卩比唳、苯乙烯-丁二烯橡膠、丙烯腈-丁二烯橡膠、乙烯-丙烯-二烯單體(EPDM)及它們的混合物。
[0070]基于100重量份的所述復(fù)合正極活性材料，可以以3重量份?15重量份的量使用所述粘合劑。在粘合劑的含量小于3重量份的情況中，電極活性材料與集電器之間的粘附力會不足，且在粘合劑的含量大于15重量份的情況中，粘附力會良好，但電池的容量會下降，這是因為電極活性材料的含量隨粘合劑含量的升高而同步下降。
[0071]分散介質(zhì)的非限制性實例可以為N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亞砜(DMSO)、乙醇、異丙醇、水及它們的混合物。
[0072]正極集電器的非限制性實例可以為鉬(Pt)、金(Au)、鈀(Pd)、銥(Ir)、銀(Ag)、釕(Ru)、鎳(Ni)、不銹鋼(STS)、鋁(Al)、鑰(Mo)、鉻(Cr)、碳(C)、鈦(Ti)、鎢(W)、銦(In)摻雜的SnO2(ITO)、氟(F)摻雜的SnO2(FTO)及它們的合金；或經(jīng)C、N1、Ti或Ag進行過表面處理的不銹鋼。
[0073]可以使用二次電池中使用的負極、隔膜和電解質(zhì)而無限制，只要所述負極、隔膜和電解質(zhì)可用于本領(lǐng)域中即可。
[0074]具體地，通過利用負極活性材料如鋰金屬、鋰合金、無定形碳、結(jié)晶性碳、碳復(fù)合材料和SnO2對負極集電器進行涂布，然后對負極集電器進行干燥和壓延，可以制備負極。
[0075]更特別地，可以將鋰與金屬如鋁、鋅、鉍、鎘、銻、硅、鉛、錫、鎵或銦的合金用作所述鋰合金。
[0076]作為負極集電器，可以使用Pt、Au、Pd、Ir、Ag、Ru、N1、STS、Cu、Mo、Cr、C、T1、W、ITO、FTO及它們的合金，還可使用經(jīng)C、N1、Ti或Ag進行過表面處理的Cu或不銹鋼。
[0077]上述正極集電器和負極集電器兩者都可以具有諸如箔、膜、片、沖切體、多孔體或發(fā)泡體的形式。
[0078]隔膜用于防止正極與負極之間的短路并提供鋰離子的移動通道?？梢詫⒂糜诙坞姵刂械囊阎牧嫌米鞲裟ぁＫ褂酶裟さ姆窍拗菩詫嵗梢詾榫巯N類聚合物如聚丙烯或聚乙烯的層、或其多個層、微孔膜、機織織物和無紡布。
[0079]可以將碳酸酯、酯、醚或酮單獨或以組合的方式用作電解質(zhì)?？梢詫⑻妓岫柞ァ⑻妓岫阴?、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯或碳酸亞丁酯用作所述碳酸酯，將Y-丁內(nèi)酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸丙酯用作所述酯，并可以將二丁醚用作所述醚。然而，不能將本發(fā)明限制于此。[0080]還可在電解質(zhì)中添加鋰鹽。可以將本領(lǐng)域中已知的鋰鹽用作所述鋰鹽，但鋰鹽的非限制性實例可以為 LiBF4、LiPF6, LiAsF6, LiSbF6 或 LiPF3(CF2CF3)315
[0081]此外，本發(fā)明提供一種電池模塊，所述電池模塊通過根據(jù)本領(lǐng)域的典型技術(shù)對包含所述復(fù)合正極活性材料的二次電池進行串聯(lián)或并聯(lián)連接而包括所述二次電池。
[0082]包括在電池模塊中的二次電池的數(shù)量可以根據(jù)電池模塊的應(yīng)用和容量進行調(diào)節(jié)。
[0083]此外，本發(fā)明提供一種對電池模塊進行電連接的電池組。
[0084]所述電池組可以用作中型和大型裝置的電源，所述中型和大型裝置為，例如包括電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)和插電式混合電動車輛(PHEV)的電動車；電動雙輪車輛，包括電動自行車和電動踏板車；電動高爾夫球車；電動卡車；和電動商用車輛，但不能將本發(fā)明限制于此。
[0085]下文中，將根據(jù)具體實例對本發(fā)明進行更詳細地描述。然而，不能將本發(fā)明限制于此。
[0086]實施例1
[0087]將90 重量份的(0.5) [Li2MnO3].(0.5) [Li (Nia33Coa33Mna33O2)]和 10 重量份的Li (Nia8ciCoai5Alatl5O2)進行混合以制備復(fù)合正極活性材料。
[0088]其后，將100重量份的復(fù)合正極活性材料、5重量份作為導(dǎo)電劑的炭黑和5重量份作為粘合劑的聚偏二氟乙烯添加至1-甲基-2-吡咯烷酮中以制備用于制備正極的漿料。
[0089]接下來，利用所述漿料對鋁箔進行涂布，然后干燥以制備正極。通過在110°C下進行熱壓延并在80°C下的真空烘箱中干燥24小時，形成正極。
[0090]將多孔聚乙烯隔膜布置在由此制備的正極與石墨類負極之間，并注入鋰電解質(zhì)以制備聚合物型鋰二次電池。
[0091]實施例2
[0092]除了對80 重量份的(0.5) [Li2MnO3].(0.5) [Li (Nia33Coa33Mna33O2)]和 20 重量份的Li(Nia8tlCoai5Alci ci5O2)進行混合以作為復(fù)合正極活性材料之外，以與實施例1相同的方式制備了聚合物型鋰二次電池。
[0093]實施例3
[0094]除了對70 重量份的(0.5) [Li2MnO3].(0.5) [Li (Nia33Coa33Mna33O2)]和 30 重量份的Li(Nia8tlCoai5Alci ci5O2)進行混合以作為復(fù)合正極活性材料之外，以與實施例1相同的方式制備了聚合物型鋰二次電池。
[0095]比較例I
[0096]除了使用100 重量份的(0.5) [Li2MnO3].(0.5) [Li (Nia33Coa33Mna33O2)]以代替復(fù)合正極活性材料之外，以與實施例1相同的方式制備了聚合物型鋰二次電池。
[0097]實驗例
[0098](I)對功率隨充電狀態(tài)的變化進行評價
[0099]對功率隨根據(jù)實施例1?3和比較例I制備的聚合物型鋰二次電池的充電狀態(tài)(SOC)的變化進行了測量，并將其結(jié)果示于圖1中。
[0100](2)對電阻隨充電狀態(tài)的變化進行測量
[0101]對電阻隨根據(jù)實施例1?3和比較例I制備的聚合物型鋰二次電池的SOC的變化進行了測量，并將其結(jié)果示于圖2中。[0102](3)對充電和放電電勢進行測量
[0103]對根據(jù)實施例3和比較例I制備的聚合物型鋰二次電池的充電和放電電勢進行了測量，并將其結(jié)果示于圖3中。
[0104]示于下圖1?3中的數(shù)據(jù)僅是實例，且其具體值可以隨電池的規(guī)格和周圍環(huán)境而變化，由此認為功率、電阻和充電和放電電勢隨各個電池的SOC變化的相對趨勢是重要的，而不是其具體值。
[0105]參考圖1，關(guān)于比較例1，測得的功率總體上低于實施例1?3。在SOC低于50%的情況中，功率明顯下降，特別地，應(yīng)理解，根據(jù)比較例I和實施例1?3的電池的功率差在20%?40%S0C范圍內(nèi)為10%以上。
[0106]參考圖2，關(guān)于比較例1，測得的電阻值總體上大于實施例1?3，特別地，關(guān)于比較例1，可確認在SOC在10%?40%的低范圍內(nèi)的情況中電阻急劇增大。然而，關(guān)于實施例1?3，可確認，電阻不會如同比較例I中急劇增大，且其電阻值也小于比較例I的電阻值。
[0107]參考圖3，比較例I的放電曲線在實施例3的放電曲線下方，由此可理解，實施例3的包含復(fù)合正極活性材料的電池的放電電勢高于比較例I的包括單種正極活性材料的電池的放電電勢。
[0108]根據(jù)實施例和實驗例，包括本發(fā)明的復(fù)合正極活性材料的電池的電阻在低SOC下不會急劇增大，由此可確認，在寬SOC范圍內(nèi)可確保穩(wěn)定的功率。
[0109]盡管特別顯示了本發(fā)明并參考其優(yōu)選實施方案對其進行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離附屬權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的主旨和范圍的條件下可在其中完成形式和細節(jié)的各種變化。所述優(yōu)選實施方案僅理解為描述性意義且不是用于限制的目的。因此，本發(fā)明的范圍不是由發(fā)明的詳細說明限定，而是由附屬權(quán)利要求書限定，在所述范圍內(nèi)的所有差別都應(yīng)認為包括在本發(fā)明內(nèi)。
[0110]工業(yè)應(yīng)用性
[0111]本發(fā)明的復(fù)合正極活性材料不僅無毒并在成本方面經(jīng)濟，而且還可在寬SOC范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的功率。此外，通過將本發(fā)明的復(fù)合正極活性材料用于二次電池、電池模塊和電池組中可改進功率特性。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合正極活性材料，包含: 由下面顯示的化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物；和 由下面顯示的化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物， 化學(xué)式I
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合正極活性材料，其中所述由化學(xué)式I表示的層狀鋰錳氧化物和所述由化學(xué)式3表示的含鋰的金屬氧化物的混合比在99:1-50:50的重量比范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合正極活性材料，其中在所述層狀鋰錳氧化物的化學(xué)式I中的M1包括Mn、Ni和Co。
4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合正極活性材料，其中在化學(xué)式3中的X、y和z分別在0.45 -0.90,0.05 -0.35 和 0.005 -0.20 的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合正極活性材料，還包含選自如下物質(zhì)中的一種或多種物質(zhì):鋰鈷氧化物；鋰鎳氧化物；鋰錳氧化物；鋰鈷-鎳氧化物；鋰鈷-錳氧化物；鋰錳-鎳氧化物；鋰鈷-鎳-錳氧化物；以及其中被選自如下元素中的一種或多種其他元素取代或摻雜的氧化物:A1、Mg、N1、Co、Fe、Cr、V、T1、Cu、B、鈣(Ca)、Zn、鋯(Zr)、鈮(Nb)、鑰(Mo)、鍶(Sr)、銻(Sb)、鎢(W)和鉍(Bi)。
6.—種二次電池,包含權(quán)利要求1的復(fù)合正極活性材料。
7.一種電池模塊，包含權(quán)利要求6的二次電池。
8.一種電池組，包含權(quán)利要求7的電池模塊。
9.如權(quán)利要求8所述的電池組，其中所述電池組用作一種或多種中型和大型裝置的電源，所述一種或多種中型和大型裝置選自:包括電動車輛(EV)、混合電動車輛(HEV)和插電式混合電動車輛(PHEV)的電動車；電動自行車；電動踏板車；電動高爾夫球車；電動卡車；和電動商用車輛。
【文檔編號】H01M4/131GK103443974SQ201280012433
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月7日
【發(fā)明者】李民熙, 樸正桓, 權(quán)起暎 申請人:株式會社Lg 化學(xué)