制造通式(I)粒狀材料的方法，Li1+x(NiaCobMncMd)1?xO2?(I)其中整數定義如下：M選自Al和Ti，x為0.015?0.03，a為0.3?0.6，b為0.05?0.35，c為0.2?0.5，d為0.001?0.03，a+b+c+d＝1，該方法包括以下步驟:(a)通過將鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液與堿金屬氫氧化物溶液接觸，由鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液共沉淀鎳、鈷和錳的混合氫氧化物，(b)加入鋁酸鹽或者鈦酸鹽水溶液，從而在步驟(a)中形成的顆粒上共沉淀鎳、鈷、鎂和鋁或鈦的混合的氫氧化物層，(c)去除如此獲得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d或(NiaCobMncTid)(OH)2+2d顆粒，并在氧氣存在下將其干燥，(d)將步驟(c)中獲得的顆粒與至少一種選自Li2O，LiOH和Li2CO3的鋰化合物混合，(e)在920?950℃溫度下煅燒根據步驟(d)獲得的混合物。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及制造通式(I)粒狀材料的方法，Li1+x(NiaCobMncAld)1-xO2(I)其中x為0.015-0.03，a為0.3-0.6，b為0.05-0.35，c為0.2-0.5，d為0.001-0.03，a+b+c+d＝1，該方法包括以下步驟:(a)通過將鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液與堿金屬氫氧化物溶液接觸，由鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液共沉淀鎳、鈷和錳的混合氫氧化物，(b)加入鋁酸鹽水溶液從而在步驟(a)中形成的顆粒上共沉淀鎳、鈷、鎂和鋁的混合氫氧化物層，(c)去除如此獲得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d顆粒，并在氧氣存在下將其干燥，(d)將步驟(c)中獲得的顆粒與至少一種選自Li2O、LiOH和Li2CO3的鋰化合物混合，(e)在920-950℃的溫度下煅燒根據步驟(d)獲得的混合物。此外，本專利技術涉及一種粒狀材料以及粒狀材料在鋰離子電池組中的用途。具有層狀結構的鋰代過渡金屬氧化物如今被用作鋰離子電池組的電極材料。在過去的幾年中進行了廣泛的研發工作以改進如電荷密度、能量等性能，還有可能不利影響鋰離子電池組的壽命或適用性的其它性能如縮短的循環壽命和容量損失。在制造用于鋰離子電池組的陰極材料的通常方法中，首先通過共沉淀過渡金屬的碳酸鹽、氧化物或者優選其可以或者不可以為堿性的氫氧化物形成所謂的前體。前體然后與例如但不限于LiOH、Li2O、LiNO3或-尤其是-Li2CO3的鋰鹽混合，隨后煅燒。當在用于推進，例如飛機或汽車的方法中使用時，電池必須達到非常高的安全標準。安全需求不僅指如高溫條件下可靠還有可燃性和氧化行為。許多電池組通過釘子測試測試——將釘子通過電池驅動和觀察行為，以及在其它極端條件下。大多數鋰電池組含有基于一種或多種易燃的有機溶劑的電解質。陰極活性材料與電解質的反應為關鍵相關的，尤其是，需要研究放熱反應。用于研究陰極活性材料與電解質潛在反應的常用測試為在電化學電池或其關鍵部件上，尤其是在它們的陰極活性材料和電解質的結合上通過差示掃描量熱法(DSC)進行開始溫度的測定。許多措施可以被認為用以改善鋰電池組的安全行為。已經提出用于電解質的阻燃添加劑，電池的設置修改，改善電池的一種或多種組分如陽極或-尤其是陰極活性材料。然而，所建議的方案目前為止仍有改進的余地。本專利技術的目的是提供改進安全性能的電化學電池。本專利技術進一步的目的是提供有助于改善電化學電池安全性能的用于電化學電池的組分。本專利技術的進一步目的是提供一種制造有助于改善電化學電池安全性能的用于電化學電池的組分的方法。因此，已經發現在開始所定義的方法，以下也稱為根據本專利技術的方法。本專利技術涉及制造通式(I)粒狀材料的方法，Li1+x(NiaCobMncAld)1-xO2(I)其中x為0.015-0.03，a為0.3-0.6，b為0.05-0.35，優選為0.15-0.25，c為0.2-0.5，優選多達0.35，d為0.001-0.03，優選0.01-0.03，a+b+c+d＝1。在本專利技術的一種具體實施方案中，b為0.15-0.25，c為0.2-0.35，a+b+c+d＝1。上下文中術語“粒狀”與通式(I)材料一起指該材料以最大粒徑不超過32μm的顆粒提供。該最大粒徑可以通過例如篩分測量。在本專利技術的一種實施方案中，通式(I)粒狀材料由顆粒為球形的球形顆粒組成。球形顆粒不僅應包括那些完全球狀還包括代表性樣品的至少90％(數均)的最大和最小直徑相差不超過10％的這些顆粒。在本專利技術的一種實施方案中，通式(I)粒狀材料由初級顆粒的團聚體的次級顆粒組成。優選通式(I)粒狀材料由初級顆粒的團聚體的球形次級顆粒組成。更優選地，通式(I)粒狀材料由球形的初級顆粒或小片狀體的團聚體的球形次級顆粒組成。在本專利技術的一種實施方案，通式(I)材料的次級顆粒的平均粒徑(D50)為6-12μm，優選為7-10μm。在本專利技術的上下文中平均粒徑(D50)是指基于體積的粒徑的中值，例如可以通過光散射測定。在本專利技術的一種實施方案中，通式(I)粒狀材料的初級顆粒具有的平均直徑為1-2000nm，優選為10-1000nm，特別優選為50-500nm。平均初級粒徑例如可以通過SEM或TEM測定。SEM為掃描電子顯微鏡的縮寫，TEM為透射電鏡的縮寫。本專利技術方法包括以下步驟，(a)通過將鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液與堿金屬氫氧化物溶液接觸，由鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液共沉淀鎳、鈷和錳的混合氫氧化物，(b)加入鋁酸鹽水溶液從而在步驟(a)中形成的顆粒上共沉淀鎳、鈷、鎂和鋁的混合氫氧化物層，(c)去除如此獲得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d顆粒，并在氧氣存在下將其干燥，(d)將步驟(c)中獲得的顆粒與至少一種選自Li2O、LiOH和Li2CO3的鋰化合物混合，(e)在920-950℃的溫度下煅燒根據步驟(d)獲得的混合物。在920-950℃的溫度下煅燒根據步驟(d)獲得的混合物上面的步驟(a)-(e)將在下面更詳細地解釋。本專利技術方法的步驟(a)-(e)以步驟(a)、步驟(b)、步驟(c)、步驟(d)和步驟(e)的順序進行，它們可能沒有實質性的中間步驟連續進行，或者它們可以具有一個或多個中間步驟進行。鎳、鈷和錳的該混合氫氧化物可以包括氫氧化物以外的抗衡離子，例如碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、羧酸鹽，尤其是乙酸鹽或鹵化物，特別是氯化物。除了氫氧化物，特別優選的抗衡離子是氧化物，尤其是與硫酸鹽相結合的氧化物。碳酸鹽、硫酸鹽、羧酸鹽或鹵化物可能以痕量存在于在鎳、鈷和錳的混合的過渡氫氧化物中，例如基于氫氧化物多達1重量％。氧化物可能以更大比例存在于鎳，鈷和錳的混合的氫氧化物中；例如，每十個陰離子氧化可能是一個氧化物離子。鎳、鈷和錳的該混合的氫氧化物可能含有其它金屬離子，例如痕量的無處不在的金屬鈉、鈣、鋅，但這種痕量在本專利技術的說明書中不會被考慮。痕量在上下文中意味著相對于鎳、鈷和錳的混合的氫氧化物的總金屬含量0.5摩爾％或更少。在本專利技術方法的步驟(a)中，將含有鎳、鈷和錳水溶性鹽的溶液與堿金屬氫氧化物的溶液接觸。堿金屬氫氧化物的示例為氫氧化鋰，優選為氫氧化鉀和更優選為氫氧化鈉。該接觸可以通過同時將堿金屬氫氧化物溶液和一種或多種鎳、鈷和錳水溶性鹽的溶液進料入容器，優選在攪拌下而進行。優先通過將堿金屬氫氧化物的溶液和含有每一個鈷、鎳、錳的水溶性鹽的溶液以通式(I)的該材料的摩爾比進料而進行該接觸。在本專利技術的上下文中，水溶性意味著該鹽在蒸餾水中在20℃下至少20g/l溶解度，鹽的含量在忽略結晶水和源自水合物的水下測定。鎳、鈷和錳的水溶性鹽可以為Ni2+、Co2+，以及Mn2+相應的水溶性鹽。在本專利技術的一種實施方案中，本專利技術方法的步驟(a)在10-85℃的溫度下進行，優選在20-60℃的溫度下進行。在本專利技術的一種實施方案中，本專利技術方法的步驟(a)在pH值8-12，優選為10.5-12.0，更優選為11.3-11.9下進行，每一個在23℃下在母液中測量。在本專利技術的一種實施方案中，本專利技術方法在500毫巴-20巴，優選標準壓力的壓力下進行。在本專利技術的一種實施方案中，基于過渡金屬使用過量的沉淀劑，例如堿金屬氫氧化物。摩爾過量例如可以為1.1:1-100:1。最好用沉淀劑的化學計量比進行。在本專利技術本文檔來自技高網...
【技術保護點】
制造通式(I)粒狀材料的方法，Li1+x(NiaCobMncAld)1?xO2????????(I)其中x為0.015?0.03，a為0.3?0.6，b為0.05?0.35，c為0.2?0.5，d為0.001?0.03，a+b+c+d＝1，該方法包括以下步驟:(a)通過將鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液與堿金屬氫氧化物溶液接觸，由鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液共沉淀鎳、鈷和錳的混合氫氧化物，(b)加入鋁酸鹽水溶液從而在步驟(a)中形成的顆粒上共沉淀鎳、鈷、鎂和鋁的混合氫氧化物層，(c)去除如此獲得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d顆粒，并在氧氣存在下將其干燥，(d)將步驟(c)中獲得的顆粒與至少一種選自Li2O、LiOH和Li2CO3的鋰化合物混合，(e)在920?950℃的溫度下煅燒根據步驟(d)獲得的混合物。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.30 EP 14174991.11.制造通式(I)粒狀材料的方法，Li1+x(NiaCobMncAld)1-xO2(I)其中x為0.015-0.03，a為0.3-0.6，b為0.05-0.35，c為0.2-0.5，d為0.001-0.03，a+b+c+d＝1，該方法包括以下步驟:(a)通過將鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液與堿金屬氫氧化物溶液接觸，由鎳、鈷和錳的水溶性鹽的溶液共沉淀鎳、鈷和錳的混合氫氧化物，(b)加入鋁酸鹽水溶液從而在步驟(a)中形成的顆粒上共沉淀鎳、鈷、鎂和鋁的混合氫氧化物層，(c)去除如此獲得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d顆粒，并在氧氣存在下將其干燥，(d)將步驟(c)中獲得的顆粒與至少一種選自Li2O、LiOH和Li2CO3的鋰化合物混合，(e)在920-950℃的溫度下煅燒根據步驟(d)獲得的混合物。2.根據權利要求1的方法，其中步驟(e)在含氧氣氛中進行。3.根據前述權利要求任一項的方法，其中通式(I)中的變量定義如下：b為0.15-0.25，c為0.2-0.35，d為0.01-0.03，a+b+c+d＝1。4.根據前述權利要求任一項的方法，其中步驟(e)在3-12小時的周期內進行。5.根據前述權利要求任一項的方法，其中在步驟(d)與(e)之間，進行至少一種預煅燒步驟(e*)，該步驟(e...
【專利技術屬性】
技術研發人員：A·沃爾科夫，J·蘭伯特，T·M·里爾，JY·申，M·赫爾茨勒，M·埃德爾，
申請(專利權)人：巴斯夫歐洲公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE
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