[發明專利]用于電化學電池的鋰離子交換沸石粒子及其制造方法

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• 申請號: 202210573304.1
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN115621663A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 肖興成;蔡梅
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M50/443
• 分類號: H01M50/443;H01M50/431;H01M50/449;H01M50/457;H01M50/491;H01M4/62;H01M4/36;H01M10/0525
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬蔚鈞;楊思捷

1.一種制備鋰離子交換沸石粒子的方法，所述方法包括：

(a) 將前體沸石粒子與(NH₄)₃PO₄合并以形成包含中間沸石粒子的第一混合物，其中所述前體沸石粒子包含選自H⁺、NH₄⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca⁺及其組合的陽離子；和

(b) 進行以下中的一項：

(i) 將鋰鹽添加到所述第一混合物中以形成所述鋰離子交換沸石粒子，或

(ii) 從所述第一混合物中分離所述中間沸石粒子并將所述中間沸石粒子與所述鋰鹽合并以形成所述鋰離子交換沸石粒子；和

其中所述鋰離子交換沸石粒子包含Li⁺和NH₄⁺陽離子。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述鋰離子交換沸石粒子包含由8元環、9元環、10元環、12元環或其組合限定的籠，并且其中所述籠含有Li₃PO₄和/或其中所述鋰離子交換沸石粒子進一步包含存在于所述鋰離子交換沸石粒子的外表面上的Li₃PO₄。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述鋰離子交換沸石粒子包含具有選自NAT、EDI、THO、ANA、YUG、GOO、MON、HEU、STI、BRE、FAU、MFI、LTL、LTA及其組合的框架類型的沸石材料，或者其中所述鋰離子交換沸石粒子包含選自沸石A、沸石Y、沸石L、ZSM-5及其組合的沸石材料。

4.根據權利要求1所述的方法，其中所述前體沸石粒子包含Na⁺、H⁺和/或K⁺陽離子和/或所述中間沸石粒子包含NH₄⁺陽離子和/或其中所述鋰鹽選自氫氧化鋰、碳酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰、硫酸鋰及其組合。

5.根據權利要求1所述的方法，其中將所述前體沸石粒子與(NH₄)₃PO₄合并、將LiOH添加到所述第一混合物中以形成所述鋰離子交換沸石粒子和將所述中間沸石粒子與LiOH合并以形成所述鋰離子交換沸石粒子各自在約18℃至約120℃的溫度下進行。

6.一種鋰離子交換沸石粒子，其包含：

由8元環、9元環、10元環、12元環或其組合限定的籠，并且其中所述籠包含Li₃PO₄；和

Li⁺和NH4⁺陽離子。

7.根據權利要求6所述的鋰離子交換沸石粒子，其中所述鋰離子交換沸石粒子包含具有選自NAT、EDI、THO、ANA、YUG、GOO、MON、HEU、STI、BRE、FAU、MFI、LTL、LTA及其組合的框架類型的沸石材料，或者其中所述鋰離子交換沸石粒子包含選自沸石A、沸石Y、沸石L、ZSM-5及其組合的沸石材料。

8.一種電化學電池，其包括：

包含第一電活性材料的正電極；

與所述正電極間隔開的負電極，其中所述負電極包含第二電活性材料；

設置在所述負電極和所述正電極的相對表面之間的多孔隔離件；

浸潤所述負電極、所述正電極和所述多孔隔離件中的一個或多個的液體電解質；和

鋰離子交換沸石粒子，其包含：

由8元環、9元環、10元環、12元環或其組合限定的籠，其中所述籠包含Li₃PO₄；和

Li⁺和NH4⁺陽離子。