| 主权项 |
1.一种制造锂化之氧化锰的方法,该方法包含: 将锂化合物与化学制造的无结晶性MnO2混合,该无 结晶性的MnO2包括选自钠离子、钾离子及其混合物 的硷金属离子,以得到锂化合物的混合物,该硷金 属离子对在该无结晶性二氧化锰中锰的比率是从0 .4至0.8; 在从5℃至400℃的温度下,将锂化合物混合物中MnO2 的硷金属离子离子交换成锂离子,以得到一个离子 置换产物,该锂化合物混合物具有比该硷金属离子 更多的来自锂化合物的锂离子,使得在交换之后, 该离子置换产物每莫耳Mn具有至少 0.4莫耳的Li; 从无结晶性二氧化锰中所移除的硷金属离子里,分 离出该离子置换产物;并且 将该离子置换产物加热到从300℃至900℃的温度一 段时间,以有效地提供一种具有Li1+xMn2-yO4式的锂化 之氧化锰尖晶石,其中x是大于 -0.11,并且小于+0.33,而且y是从0至0.33。2.如申请专 利范围第1项的方法,其中该离子置换产物在300℃ 至900℃下加热0.5小时至16小时。3.如申请专利范围 第1或2项的方法,其中在该混合物中锂化合物的化 学计量过量是大于1。4.如申请专利范围第1项的方 法,其中该锂化合物是选自氢氧化锂、硝酸锂、氯 化锂、溴化锂、碘化锂、硫酸锂、过氯酸锂、及 其混合物。5.如申请专利范围第1项的方法,其中该 锂化之氧化锰,当其在使用锂金属阳极之电池中被 用做阴极材质时,系有效地提供从2.5至4.5伏特的电 动力,该电池可再循环使用至少五十次。6.如申请 专利范围第5项的方法,其中在该锂化合物混合物 中的无结晶性MnO2里,离子交换该硷金属离子,提供 一种离子置换中间产物,并且该方法进一步包含: 从无结晶性二氧化锰中所移除之硷金属离子中分 离出该离子置换中间产物,并且混合,而且将该离 子置换中间产物中MnO2里的该硷金属离子,以来自 锂化合物的锂离子交换,以提供最终离子置换产物 ,其在重覆混合以及交换该离子置换中间产物之后 ,每莫耳Mn具有不多于0.001莫耳的该硷金属离子,该 最终离子置换产物被加热从300℃至900℃的温度,以 提供Li1+xMn2-yO4。7.如申请专利范围第5或6项的方法 ,其中该锂化合物是硝酸锂。8.一种制造锂化之氧 化锰的方法,该方法包含: 将锂化合物与无结晶性的MnO2混合,该无结晶性的 MnO2是化学还原一种硷金属锰化合物而制得,该硷 金属锰化合物是选自过锰酸钾、过锰酸钠、锰酸 钾、锰酸钠、及其混合物,以得到锂化合物的混合 物,该硷金属离子对锰的比率是从0.4至0.8; 在从5℃至400℃的温度下,将无结晶性的MnO2中选自 包含钠离子、钾离子、及其混合物的该硷金属离 子,以来自混合物之锂化合物的锂离子做离子交换 ,该混合物具有比该硷金属离子更多的来自锂化合 物的锂离子,使得在交换之后,得到最终离子置换 产物,其每莫耳Mn具有不多于0.001莫耳的该硷金属 离子; 从无结晶性之二氧化锰中所移除的该硷金属离子 里,分离出该离子置换产物;并且 将该最终离子置换产物加热到从300℃至900℃的温 度一段时间,以有效地提供一种具有Li1+xMn2-yO4式的 锂化之氧化锰,其中x是大于-0.11,并且小于+0.33,而 且y是从0至 0.33。9.如申请专利范围第8项的方法,其中在该锂 化合物混合物中的无结晶性MnO2里,离子交换该硷 金属离子,提供一种离子置换中间产物,并且该方 法进一步包含:从无结晶性二氧化锰中所移除之该 硷金属离子中,分离出该离子置换中间产物,并且 混合,而且将该离子置换中间产物中MnO2里的该硷 金属离子,以锂化合物交换,以提供最终离子置换 产物,其在重覆混合以及交换该离子置换中间产物 之后,每莫耳Mn具有不多于0.001莫耳的该硷金属离 子。10.如申请专利范围第5.8或9项的方法,其中该 最终离子置换产物在300℃至900℃下加热0.5小时至 16小时。11.如申请专利范围第8或9项的方法,其中 在该混合物中锂化合物的化学计量过量是大于1。 12.如申请专利范围第10项的方法,其中该最终离子 置换产物在300℃至900℃下加热0.5小时至16小时。13 .如申请专利范围第10项的方法,其中该硷金属锰化 合物是选自过锰酸钾、过锰酸钠、及其混合物。 14.如申请专利范围第8或9项的方法,其中该锂化合 物是选自氢氧化锂、硝酸锂、氯化锂、溴化锂、 碘化锂、硫酸锂、过氯酸锂、及其混合物。15.如 申请专利范围第8或9项的方法,其中该锂化之氧化 锰,当其在使用Li金属阳极之电池中被用做阴极材 质时,系有效地提供从2.5至4.5伏特的电动力,该电 池可再循环使用至少五十次。16.如申请专利范围 第8或9项的方法,其中该锂化合物是硝酸锂。17.一 种制造锂化之氧化锰的方法,该方法包含: 将一种锂化合物与无结晶性的MnO2混合,该无结晶 性的MnO2是化学还原一种硷金属锰化合物而制得, 该硷金属锰化合物是选自过锰酸钾、过锰酸铜、 锰酸钾、锰酸钠、及其混合物,以得到锂化合物的 混合物,在无结晶性的二氧化锰中,该硷金属离子 对锰的比率是从0.45至0.55,该硷金属离子是选自钠 、钾、及其混合物; 在从5℃至400℃的温度下,将锂化合物混合物中无 结晶性MnO2里的硷金属离子离子交换成锂离子,以 得到一个离子置换产物,该锂化合物混合物具有比 该硷金属离子更多的来自锂化合物的锂离子,使得 在交换之后,该离子置换产物具有每莫耳Mn至少0.45 莫耳的Li; 从无结晶性之二氧化锰中所移除的该硷金属离子 里,分离出该离子置换产物;并且 将该离子置换产物加热,加热该锂化合物混合物一 段时间及温度,该锂化合物比化学还原的硷金属锰 化合物过量,并且加热该离子置换产物一段时间及 温度,其有效地提供一种具有Li1+xMn2-yO4式的锂化之 氧化锰,其中x是大于-0.11,并且小于+0.33,而且y是从0 至0.33,而且其中的该锂化之氧化锰产物,当其在使 用Li金属阳极之电池中被用做阴极材质时,系有效 地提供从3至4伏特的电动力,而该电池可循环使用 至少五十次。18.如申请专利范围第17项的方法,其 中该离子置换产物在300℃至900℃下加热0.5小时至 16小时。19.如申请专利范围第17项的方法,其中该 硷金属锰化合物是选自过锰酸钾、过锰酸钠、及 其混合物。20.如申请专利范围第17.18或19项的方法 ,其中在该锂化合物混合物中的无结晶性MnO2里,离 子交换该硷金属离子,提供一种离子置换中间产物 ,并且该方法进一步包含: 自无结晶性二氧化锰中所移除之该硷金属离子中, 分离出该离子置换中间产物,而且 混合并将该离子置换中间产物中MnO2里的该硷金属 离子,以来自锂化合物的锂离子交换,以提供最终 离子置换产物,在重覆混合以及交换该离子置换中 间产物之后,该最终离子置换产物每莫耳Mn具有不 多于0.001莫耳的该硷金属离子,该最终离子置换产 物在300℃至900℃下加热,以提供Li1+xMn2-yO4。21.如申 请专利范围第20项的方法,其中提供该离子置换中 间产物的该离子交换,是在温度范围从240℉至250℉ 下完成,并且在室温下进行一或多次的后续交换。 22.如申请专利范围第17或19项的方法,其中该锂化 合物是选自氢氧化锂、硝酸锂、氯化锂、溴化锂 、碘化锂、硫酸锂、过氯酸锂、及其混合物。23. 如申请专利范围第20项的方法,其中该锂化合物是 硝酸锂。24.一种制造锂化之氧化锰的方法,该方法 包含: 将锂化合物与化学制造的无结晶性MnO2混合,该无 结晶性的MnO2包括选自钠离子、钾离子及其混含物 的硷金属离子,以提供一种锂化合物的混合物,在 无结晶性MnO2中该硷金属离子对锰的比率是从0.4至 0.8,以得到锂化合物的混合物,该无结晶性二氧化 锰是以一种有机还原性化合物化学还原硷金属锰 化合物而制得,该有机还原性化合物包括具有从一 至四个碳原子的支链,该锂化合物混合物具有比该 硷金属离子更多的来自锂化合物的锂离子,使得在 无结晶性MnO2中以锂离子交换该硷金属离子之后, 该离子置换产物具有每莫耳Mn至少0.40莫耳的Li离 子; 在一种液态介质中以锂化合物混合物的锂离子,与 在无结晶性MnO2中的该硷金属离子做离子交换,以 得到一个离子置换产物; 从无结晶性二氧化锰中所移除的硷金属离子中,分 离出该离子置换产物;且 在从300℃至900℃的温度下,将该离子置换产物加热 一段时间,以有效地提供一种具有Li1+xMn2-yO4式的锂 化之氧化锰,其中x是大于 -0.11,并且小于+0.33,而且y是从0至0.33,加热的时间及 温度系有效地产生平均颗粒大小从2至25微米的锂 化之氧化锰,并且不少于无结晶性MnO2的颗粒大小 的80百分比。25.如申请专利范围第24项的方法,其 中在该锂化合物混合物中的无结晶性二氧化锰里, 离子交换该硷金属离子,提供一种离子置换中间产 物,并且该方法进一步包含:从无结晶性二氧化锰 中所移除之该硷金属离子中,分离出该离子置换中 间产物,而且混合,并将该离子置换中间产物中MnO2 里的该硷金属离子以锂化合物交换,以提供最终离 子置换产物,在重覆混合以及交换该离子置换中间 产物之后,最终离子置换产物每莫耳Mn具有不多于 0.001莫耳的该硷金属离子。26.如申请专利范围第24 或25项的方法,其中该液态介质是一种熔化物。27. 如申请专利范围第24或25项的方法,其中该液态介 质包含水,且该锂化合物混合物被加热为淤浆。28. 如申请专利范围第24项的方法,其中一种溶剂与二 氧化锰及锂化合物混合,以提供该液态介质,在该 液态介质中,二氧化锰里选自钠离子及钾离子的硷 金属离子系与锂离子做交换。29.如申请专利范围 第28项的方法,其中该溶剂是水。30.如申请专利范 围第28项的方法,其中在该锂化合物混合物中的无 结晶性二氧化锰里,离子交换该硷金属离子,提供 一种离子置换中间产物,并且该方法进一步包含: 从无结晶性二氧化锰中所移除之该硷金属离子中, 分离出该离子置换中间产物,而且混合,并将该离 子置换中间产物中MnO2里的该硷金属离子以锂化合 物交换,以提供最终离子置换产物,在重覆混合以 及交换该离子置换中间产物之后,最终离子置换产 物每莫耳Mn具有不多于 0.001莫耳的该硷金属离子。31.如申请专利范围第24 或25项的方法,其中该锂化之氧化锰具有的相纯度 至少99.5重量百分比。32.如申请专利范围第24或25 项的方法,其中该锂化合物是选自氢氧化锂、硝酸 锂、氯化锂、溴化锂、碘化锂、硫酸锂、过氯酸 锂、及其混合物。33.如申请专利范围第24或25项的 方法,其中该锂化之氧化锰,当其在使用Li金属阳极 之电池中被用做阴极材质时,系有效地提供从2.5至 4.5伏特的电动力,该电池可再循环使用至少五十次 。34.如申请专利范围第33项的方法,其中该硷金属 锰化合物是选自过锰酸钾、过锰酸钠、及其混合 物。35.如申请专利范围第33项的方法,其中该锂化 合物是硝酸锂。36.如申请专利范围第34项的方法, 其中该锂化合物是硝酸锂。37.如申请专利范围第 31项的方法,其中该硷金属锰化合物是选自过锰酸 钾、过锰酸钠、及其混合物。38.如申请专利范围 第32项的方法,其中该锂化之氧化锰,当其在使用Li 金属阳极之电池中被用做阴极材质时,有效地提供 从2.5至4.5伏特的电动力,该电池可再循环使用至少 五十次。39.如申请专利范围第32项的方法,其中该 锂化之氧化锰在少于2小时内被冷却至室温。40.如 申请专利范围第33项的方法,其中在无结晶性的MnO2 中该硷金属离子对锰的比率是从0.45至0.55。41.如 申请专利范围第1项的方法,其中该离子交换是在 液态介质中完成,并且该液态介质是该锂化合物的 熔化物。42.如申请专利范围第1项的方法,其中该 离子交换是在液态介质中完成,并且该液态介质包 含水,而且该离子交换是以淤浆来完成,淤浆包含 该锂化合物及该无结晶性二氧化锰。43.如申请专 利范围第1项的方法,其中该离子交换是在液态介 质中完成,并且该液态介质包含一种有机溶剂。44. 如申请专利范围第8项的方法,其中该离子交换是 在液态介质中完成,并且该液态介质包含该锂化合 物的熔化物。45.如申请专利范围第8项的方法,其 中该离子交换是在液态介质中完成,并且该液态介 质包含水,而且该离子交换是以淤浆来完成,淤浆 包含该锂化合物及该无结晶性二氧化锰。46.如申 请专利范围第8项的方法,其中该离子交换是在液 态介质中完成,并且该液态介质包含一种有机溶剂 。47.如申请专利范围第17项的方法,其中该离子交 换是在液态介质中完成,并且该液态介质为该无结 晶性二氧化锰及锂化合物的熔化物。48.如申请专 利范围第17项的方法,其中该离子交换是在液态介 质中完成,并且该液态介质包含水,并且该离子交 换是以淤浆来完成,淤浆包含该锂化合物及该无结 晶性二氧化锰。49.如申请专利范围第17项的方法, 其中该离子交换是在液态介质中完成,并且该液态 介质包含一种有机溶剂。50.一种制造锂化之氧化 锰的方法,该方法包含: 将锂化合物与化学制造的无结晶性MnO2混合,该无 结晶性的MnO2包括选自钠离子、钾离子及其混合物 的硷金属离子,以得到锂化合物的混合物,在该无 结晶性的二氧化锰中,该硷金属离子对锰的比率是 从0.4至0.8; 在锂化合物混合物中的MnO2里,在从5℃至400℃的温 度下,将该硷金属离子做离子交换成锂离子,以得 到一种离子置换产物,在液态介质中的该锂化合物 混合物,且该混合物具有比该硷金属离子更多的来 自锂化合物的锂离子,使得在交换之后,该离子置 换产物每莫耳Mn具有至少0.4莫耳的Li,并且每莫耳Mn 具有不多于0.1莫耳的该硷金属阳离子; 从无结晶性之二氧化锰中所移除的该硷金属离子 里,分离出该离子置换产物;并且 将该离子置换产物加热到从300℃至900℃的温度一 段时间,以有效地提供一种具有Li1+xMn2-yO4式的锂化 之氧化锰尖晶石,其中x是大于 -0.11,并且小于+0.33,而且y是从0至0.33,并且其中锂化 之氧化锰,当其在使用Li金属阳极之电池中被用做 阴极材质时,系有效地提供从 2.5至4.5伏特的电动力,该电池可再循环使用至少五 十次。51.如申请专利范围第50项的方法,其中该液 态介质包含水。52.如申请专利范围第51项的方法, 其中该离子置换产物每莫耳Mn具有不多于0.01莫耳 的该硷金属阳离子。53.如申请专利范围第52项的 方法,其中在无结晶性的MnO2中,该硷金属离子对锰 的比率是从0.45至0.55。图式简单说明: 图1是LiMn2O4的X光绕射图案,其可根据本发明而获得 。 图2显示以本方法制得之LiMn2O4样本在C/2速率下的 放电曲线。 |
