[發(fā)明專利]鋰-鎳-錳基過渡金屬氧化物顆粒、其生產(chǎn)與其作為電極材料的用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680054062.8
• 申請日: 2016-07-26
• 公開（公告）號: CN108025926B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 瑪格麗特·沃爾法特-梅倫斯;彼得·阿克斯曼;沃爾夫?qū)の豪滋?/a>;朱莉奧·加布里埃爾利;瑪麗萊娜·曼奇尼
• 申請（專利權(quán)）人: 巴登-符騰堡州太陽能和氫能公益基金研究中心
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;H01M4/505;H01M4/525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫

1.一種制備鋰-鎳-錳基過渡金屬氧化物顆粒的方法，所述鋰-鎳-錳基過渡金屬氧化物顆粒具有通式(1)

LiMn_1.5+yNi_0.5-y-zM_zO₄ (1)，

其中M包括由Co、Mg、Fe與Zn構(gòu)成的組中一種或多種，

y為從0至小于0.5之間的數(shù)值，

z為從0至0.1之間的數(shù)值，并且

(y+z)為小于0.5的數(shù)值，

所述方法包括以下步驟：

(a)將錳鹽、鎳鹽以及可選地由Co、Mg、Fe和Zn構(gòu)成的組中的一種或多種的鹽的水溶液與堿性金屬氫氧化物和NH₃進行反應(yīng)，以從所述反應(yīng)混合物中沉析出無鋰過渡金屬前體，

其中，在建立化學(xué)平衡后，所述反應(yīng)混合物中的NH₄⁺離子濃度為0.05mol/l或更高，所述反應(yīng)混合物中的NH₃濃度為0.01至1.0mol/l，

(b)將沉析出的無鋰過渡金屬前體從所述反應(yīng)混合物中分離，并且可選地，進行干燥，

(c)將所述無鋰過渡金屬前體同可熱分解的鋰化合物的水溶液進行反應(yīng)，以獲得含鋰過渡金屬前體，以及

(d)將所述含鋰過渡金屬前體在300℃至800℃的溫度中進行煅燒，

其中所述步驟(d)中的所述煅燒的第一階段在350℃至450℃的溫度中進行，且其第二階段在450℃至700℃的溫度中進行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中在所述步驟(a)中，當(dāng)建立化學(xué)平衡后，所述反應(yīng)混合物中的NH₄⁺離子濃度為0.07至0.25mol/l。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述步驟(a)中的所述堿性金屬氫氧化物為氫氧化鈉。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(a)中的所述鹽選自硝酸鹽與硫酸鹽。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(a)中的轉(zhuǎn)化反應(yīng)在連續(xù)反應(yīng)器中進行。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括以下步驟：

(e1)將所述步驟(d)中所獲得的所述過渡金屬氧化物顆粒與含鋰化合物以及還原劑進行混合，將該混合物在120℃至400℃的溫度中以固相反應(yīng)進行轉(zhuǎn)化，以獲得具有通式(2)的過渡金屬氧化物顆粒：

Li_1+xMn_1.5+yNi_0.5-y-zM_zO₄ (2),

其中x為大于0且小于1.5的數(shù)值，

且M、y與z由權(quán)利要求1定義。

7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的方法，其中所述步驟(e1)中的所述轉(zhuǎn)化通過碘化鋰進行。

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中所述的方法，其中所述步驟(e1)中的所述轉(zhuǎn)化在180℃至300℃之間的溫度中進行。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括以下步驟：

(e2)將所述步驟(d)中獲得的所述過渡金屬氧化物顆粒與含鋰對電極和/或含鋰消耗電極在具有1.4至4.0V電勢的電解液中進行電化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)，以獲得具有通式(2)的過渡金屬氧化物顆粒，

Li_1+xMn_1.5+yNi_0.5-y-zM_zO₄ (2),

其中x為大于0且小于1.5的數(shù)值，

其中M，y與z與權(quán)利要求1中所描述的一致。