[發(fā)明專利]尖晶石材料的制備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580071621.1
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN107108260B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設計）人: K·I·奧佐梅納;F·恩科西
• 申請（專利權）人: 科學與工業(yè)研究理事會
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M10/052
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產(chǎn)權代理有限公司 11329
• 代理人: 范華英;毛威

1.一種用于制備鋰錳氧化物尖晶石材料的方法，包括：

借助溶液燃燒合成制備鋰錳氧化物LMO原材料，所述溶液燃料合成的方法包括使反應物的均相水溶液經(jīng)受500℃-600℃的初始高溫以引發(fā)所述反應物在整個所述溶液中的放熱反應；以及

對所述LMO原材料進行退火，以獲得退火材料；

所述方法還包括以下中的至少一個步驟：

步驟(i)：在對所述LMO原材料進行退火之前，使所述LMO原材料經(jīng)受微波處理：以及

步驟(ii)：使所述退火材料經(jīng)受微波處理；

進而來獲得所述鋰錳氧化物LMO尖晶石材料。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述LMO原材料為粉末或顆粒形式，具有1-100nm的直徑或橫截面尺寸。

3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其中所述反應物包括鋰化合物和錳化合物，其中所述鋰化合物選自硝酸鋰、醋酸鋰、硫酸鋰和/或碳酸鋰，所述錳化合物選自硝酸錳、醋酸錳、硫酸錳和/或碳酸錳。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，所述方法包括引入摻雜劑，當被用作電化學電池中的陰極材料時，能夠提高所述LMO尖晶石材料的性能。

5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述均相水溶液包括助燃劑或燃料用于反應。

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，包括將所述鋰化合物、所述錳化合物以及所述燃料溶解在水中。

7.根據(jù)權利要求6所述的方法，包括在發(fā)生所述放熱反應的同時，繼續(xù)使所述溶液和所述LMO原材料或在形成時的產(chǎn)物經(jīng)受500℃至600℃的初始高溫。

8.根據(jù)權利要求2所述的方法，所述方法包括將溶解的鋁化合物加入到所述溶液中作為摻雜劑。

9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述微波處理包括使所述LMO原材料和/或所述退火材料經(jīng)受10至30分鐘的微波。

10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中對所述LMO原材料進行的退火在600℃至800℃的溫度下進行，所述溫度足夠高以使所述原材料結晶，其中所述退火被進行8至12小時以實現(xiàn)所期望的退火程度。

11.一種通過權利要求2所述的方法制備的LMO尖晶石材料，包括納米級范圍的粉末狀或顆粒狀產(chǎn)物。

12.一種電化學電池，包括電池殼體以及所述電池殼體中的陰極、陽極和電解質，其中所述陰極與所述陽極電絕緣，并通過所述電解質與所述陽極電化學耦合，所述陰極包括權利要求11的所述LMO尖晶石材料。

13.一種根據(jù)權利要求12的所述電化學電池，其中所述電池殼體、陰極、陽極以及電解質被布置成允許充電電位加到所述電池中，以使來自所述陰極的鋰形成所述陽極的至少一部分，并且所述電池在其充放電期間，平均錳價態(tài)約為3.5+或更高。

14.一種制作電化學電池的方法，包括向電池殼體加載電解質、陽極和陰極，其中所述陰極包括權利要求11中的所述LMO尖晶石材料。

15.一種操作電化學電池的方法，包括：

將充電電位加到權利要求13的所述電化學電池中，進而使得來自所述陰極的鋰形成所述陽極的至少一部分；以及

允許所述電池的放電電位相對于鋰金屬達到3.5至4.3V，并且在所述電池的充電放電期間，平均錳價態(tài)約為3.5+或更高。