[發(fā)明專利]陰極嵌入組合物、其制備方法和含有該嵌入組合物的再充電式鋰電池

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00813639.4
• 申請日: 2000-09-26
• 公開（公告）號: CN1384982A
• 公開（公告）日: 2002-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 維爾蒙特·弗雷德里克·小霍華德;史蒂芬·威爾弗雷德·希爾古德;蒙特·肖恩·喬丹;喬·萊恩·布萊索
• 申請（專利權(quán)）人: 科爾－麥克基化學(xué)有限責(zé)任公司
• 主分類號: H01M4/50
• 分類號: H01M4/50;H01M4/58
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 于輝

1、一種具有尖晶石結(jié)構(gòu)的嵌入組合物，其中尖晶石結(jié)構(gòu)中分散有M₂O₃微晶，所述組合物具有通式Li_1+xM_yMn_2-x-yO₄，

其中x是大于0但小于或等于0.25的數(shù)值，

M是一種或多種三價(jià)金屬，

y是大于0但小于或等于0.5的數(shù)值，

部分M在所述的M₂O₃微晶中。

2、根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中M是不容易達(dá)到更高氧化態(tài)的一種或多種三價(jià)金屬。

3、根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中M選自鋁、鉻、鎵、銦、鈧的三價(jià)金屬或所述金屬中的兩種或多種的混合物。

4、根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中M是鋁。

5、根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其堆積密度大于或等于1.3g/cm³。

6、根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其BET表面積小于或等于2m²/g。

7、根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述M₂O₃的微晶是用X射線衍射分析可檢測的。

8、根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述M₂O₃的微晶具有尖晶石特征。

9、根據(jù)權(quán)利要求1的組合物，其中所述M₂O₃的微晶尺寸小于大約1000埃。

10、一種制備具有尖晶石結(jié)構(gòu)的嵌入組合物的方法，其中尖晶石結(jié)構(gòu)中分散有M₂O₃微晶，所述組合物具有通式Li_1+xM_yMn_2-x-yO₄，其中x是大于0但小于或等于0.25的數(shù)值，M是一種或多種三價(jià)金屬，y是大于0但小于或等于0.5的數(shù)值，部分M在所述的M₂O₃微晶中，所述方法包括如下步驟：

(a)基于所述嵌入組合物通式所示的量，充分混合由氧化物形式、可熱分解鹽形式或其混合物形式的鋰、錳和一種或多種三價(jià)金屬組成的顆粒固體反應(yīng)物，

(b)將所得充分混合的反應(yīng)物加入到反應(yīng)器中，

(c)在空氣或富氧氣氛中，溫度大約為550℃-大約900℃下在反應(yīng)器中加熱該混合的反應(yīng)物不長于大約48小時(shí)，和

(d)將步驟(c)形成的反應(yīng)產(chǎn)物逐漸冷卻到低于大約500℃。

11、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中根據(jù)步驟(c)在反應(yīng)器中加熱的混合反應(yīng)物是在所述加熱期間被連續(xù)攪拌的。

12、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中M是選自鋁、鉻、鎵、銦、鈧的三價(jià)金屬或所述金屬中的兩種或多種的混合物。

13、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中M是鋁。

14、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述顆粒固體反應(yīng)物在步驟(c)中所述反應(yīng)物加熱的溫度下的平均顆粒尺寸小于大約100微米。

15、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中步驟(c)中，所述反應(yīng)物是在大約650℃-850℃被加熱的。

16、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中步驟(c)中，所述反應(yīng)物是在大約700℃-800℃被加熱的。

17、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中步驟(c)中，所述反應(yīng)物是在含有大于20％體積氧氣的氛圍中被加熱的。

18、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中步驟(c)中，所述反應(yīng)物被加熱的時(shí)間小于大約10小時(shí)。

19、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中步驟(c)中，所述反應(yīng)物被加熱的時(shí)間大約為2小時(shí)—大約5小時(shí)。

20、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中步驟(d)中，所述反應(yīng)產(chǎn)物被冷卻的時(shí)間為大約4小時(shí)—大約6小時(shí)。

21、根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括將所述反應(yīng)產(chǎn)物冷卻到低于大約100℃的溫度。