发明名称 制备具改良电气化学行为锂锰尖晶石氧化物之方法
摘要 本发明系指一种用以当作锂或锂离子二次电池之阴极活性材料的锂锰复合氧化物Li1+xMn2-xO4(0≦x≦0.12)的制备方法。本发明提供一种制备锰化合物的方法,其包括下列步骤:同时对一种锰化合物施加机械力与热能,以便去除存于该种锰化合物粒子中的瑕疵,和控制微拉子的聚集以及聚集粒子的形状;一种使用由前述方法所制备之锰化合物当作原料来制备具尖晶石结构之锂锰复合氧化物的方法;和一种使用由前述方法所制备具尖晶石结构之锂锰复合氧化物当作活性材料的锂或锂离子二次电池。采用在粒子内无瑕疵之锰化合物而制备具尖晶石结构之锂锰复合氧化物当作阴极活性材料的锂或锂离子二次电池,表现出极佳的充电/放电特性及循环性能。
申请公布号 TWI250128 申请公布日期 2006.03.01
申请号 TW089126654 申请日期 2000.12.12
申请人 LG化学股份有限公司 发明人 朴洪奎;峻晟;朴盛镛;李琪永
分类号 C01G45/12 主分类号 C01G45/12
代理机构 代理人 陈正益 台北市信义区松德路171号2楼
主权项 1.一种锂锰复合氧化物所用锰化合物的制备方法, 其包括下列步骤:系藉一可对粒子之表面施加剪力 之机械热熔磨机同时对一种锰化合物施加0.1到1000 达因(dyne)/平方公分之机械力与热能,以便去除存 于该种锰化合物粒子中的瑕疵,和控制微粒子的聚 集以及聚集粒子的形状,其中系以斜角成型锰化合 物当作原料,再施加机械力与热能,而制备一种无 边缘部之形状的锰化合物;而其所施加的热能温度 范围为50到200℃,而施加的时间则为5分钟至5小时 。 2.如申请专利范围第1项所述锰化合物的制备方法, 其中机械力及热能系被同时施加到该锰化合物,而 该锰化合物又添加从LiOH(氢氧化锂),LiOHH2O(一水 合氧氢化锂),LiCH3COO(醋酸基锂),LiCHO2,LiCHO2H2O和 LiNO3(硝酸锂)构成之群组中选用的一种或多种助剂 ,以及一种熔点低于200℃的过渡金属盐。 3.如申请专利范围第2项所述锰化合物的制备方法, 其中以重量为准,所称配制品的数量系锰化合物的 0到20%。 4.如申请专利范围第1项所述锰化合物的制备方法, 其中锰化合物系从电解二氧化锰(EMD;MnO2),化学二 氧化锰(CMD;MnO2),三氧化二锰(Mn2O3)及四氧化三锰(Mn3 O4)构成之群组中选用者。 5.如申请专利范围第2项所述锰化合物的制备方法, 其中锰化合物系从电解二氧化锰(EMD;MnO2),化学二 氧化锰(CMD;MnO2),三氧化二锰(Mn2O3)及四氧化三锰(Mn3 O4)构成之群组中选用者。 6.如申请专利范围第2项所述锰化合物的制备方法, 其中所施加的热能温度范围为50到200℃,而施加的 时间则为5分钟到5小时。 7.如申请专利范围第2项所述锰化合物的制备方法, 其中系以斜角成型锰化合物当作原料,再施加机械 力与热能,而制备一种无边缘部之形状的锰化合物 。 8.一种制备具尖晶石结构之锂锰复合氧化物的方 法,其包括下列各步骤: a)混合 (i)一种由下列步骤构成之方法所制备的锰化合物, 系藉一可对粒子之表面施加剪力之机械热熔磨机 同时对一种锰化合物施加0.1到1000达因(dyne)/平方 公分之机械力与热能,以便去除存于该种锰化合物 粒子中的瑕疵,和控制微粒子的聚集以及聚集粒子 的形状,其中系以斜角成型锰化合物当作原料,再 施加机械力与热能,而制备一种无边缘部之形状的 锰化合物;而其所施加的热能温度范围为50到200℃, 而施加的时间则为5分钟到5小时;及 (ii)一种锂化合物;及 b)锻烧步骤a)所制备的混合物。 9.如申请专利范围第8项所述之制备具尖晶石结构 之锂锰复合氧化物的方法,其中步骤a)中之(ii)锂化 合物系从LiON(氢氧化锂),LiOHH2O(一水合氧氢化锂) ,LiCH3COO(醋酸基锂),LiCHO2,LiCHO2H2O和LiNO3(硝酸锂) 构成之锂盐群组中所选用者。 10.如申请专利范围第8项所述制备具尖晶石结构之 锂锰复合氧化物的方法,其中步骤b)的锻烧温度为 400到900℃,而锻烧时间则为1到30小时。 11.如申请专利范围第9项所述制备具尖晶石结构之 锂锰复合氧化物的方法,其中步骤b)的锻烧温度为 400到900℃,而锻烧时间则为1到30时。 12.一种锂或锂离子二次电池,其系包括一阳极、一 电解液及一使用具尖晶石结构之锂锰复合氧化物 粉末当作活性材料之阴极,其中活性材料是一种由 下列步骤构成之方法所制备具尖晶石结构之锂锰 复合氧化物: a)混合 (i)一种由下列步骤构成之方法所制备的锰化合物, 系藉一可对粒子之表面施加剪力之机械热熔磨机 同时对一种锰化合物施加0.1到1000达因(dyne)/平方 公分之机械力与热能,以便去除存于该种锰化合物 粒子中的瑕疵,和控制微粒子的聚集以及聚集粒子 的形状,其中系以斜角成型锰化合物当作原料,再 施加机械力与热能,而制备一种无边缘部之形状的 锰化合物;而其所施加的热能温度范围为50到200℃, 而施加的时间则为5分钟到5小时;及 (ii)一种锂化合物;及 b)锻烧该混合物。 图式简单说明: 第一图所示者系以MH处理时间量为准,使用热解重 量分析仪对经过MH处理之二氧化锰粒子中所存在 的瑕疵分布予以分析的结果; 第二图所示者系以MH处理时间量为准,有关经过MH 处理之二氧化锰均价的变化; 第三图所示者系一放大500倍的电子扫瞄显微(SEM) 照片,表示二氧化锰粒子在MH处理之前的形状; 第四图所示者系一放大500倍的电子扫瞄显微照片, 表示二氧化锰粒子在MH处理之后的形状; 第五图所示者系二氧化锰粒子在MH处理之前和之 后的的大小及其分布; 第六图所示者系按照MH处理的时间量,以经过MH处 理之原料来合成锂锰尖晶石的真密度; 第七图所示者系按照MH处理的时间量,以范例1和2 中经过MH处理之原料来合成锂锰尖晶石的堆积密 度; 第八图所示者系范例1,范例2及比较范例之电池的 充电/放电特性曲线; 第九图所示者系范例1,范例2及比较范例之电池的 寿命特性曲线; 第十图所示者系一典型机械热熔磨机,其中参照号 码1表示一混合室,2表示一道室壁面,3表示一固定 轴,4表示混合室旋转方向,5表示热电区,6表示刮刀, 而7则表示一外接电热器。
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