含有元素鋰、錳、鎳和鈷的混合氧化物粉末及其生產方法技術

混合氧化物，其組成為LixMn0.5-aNi0.5-bCoa+bO2，其中0.8≤x≤1.2，0.05≤a≤0.3，0.05≤b<0.3，-0.1≤a-b≤0.02和a+b<0.5，并且其BET表面積是3-20m2/g，多峰粒度分布和d50小于或者等于5μm。混合氧化物，其組成為LixMn0.5-aNi0.5-bCoa+bO2，其中0.8≤x≤1.2，0.05≤a≤0.3，0.05≤b<0.3，-0.1≤a-b≤0.02和a+b<0.5，并且其BET表面積是0.05-1m2/g，d50小于或者等于10μm，和在X射線衍射圖中，在2Θ=18.6±1°與2Θ=44.1±1°處的信號強度之比大于或者等于2.4。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種含有元素鋰、錳、鎳和鈷的混合氧化物粉末，通過噴霧熱解方法制備它的方法以及含有這種混合氧化物粉末的二次電池。
技術介紹
EP-A-9441125公開了一種組成為LiaCobMncNi1-b-cO2的粉末，其中0≤a≤1.2，0.01≤b≤0.4，0.01≤c≤0.4和0.02≤b+c≤0.5，平均粒度是3-30μm，并且10%的顆粒的平均直徑小于1μm，和BET表面積是0.15-2m2/g。該粉末是通過在750°C的溫度將鋰、鈷和鎳的氫氧化物以及二氧化錳的混合物熱處理20小時，隨后研磨所獲得的混合物而獲得的。EP-A-1295851公開了一種組成為Li1+x+αNi(1-x-y+δ)/2Mn(1-x-y-δ)/2CoyO2的粉末，其中0≤x≤0.05，-0.05≤x+α≤0.05，0≤y≤0.4；如果0≤y≤0.2，則-0.1≤δ≤0.1，或者如果0.2<y≤0.4，則-0.24≤δ≤0.24。這些粉末在X射線衍射圖中表現出來自硝酸鋰的已知的薄片結構，具有在角度2Θ的大約18°(I(003))和大約44°(I(104))的信號。信號強度之比I(003)/I(104)對于0≤y≤0.2來說是0.83-1.11，和對于0.2<y≤0.4來說是1-1.43。EP-B-1390994公開了一種混合氧化物，作為陰極組分用于鋰離子電池，該氧化物具有式Li(NiyCo1-2yMny)O2，其中0.167<y&lt;0.5，并且該組分是以具有03晶體結構的單相形式存在的，當它引入到鋰離子電池中時沒有經歷向尖晶石晶體結構的任何相轉變，并且在30°C通過了100個完整的充電/放電循環，并具有使用30mA/g放電電流的130mAh/g的最終容量。EP-A-1391950公開了一種作為正電極材料的混合氧化物，其組成為LixMn0.5-aNi0.5-bO2，其中0<x<1.3，0.05<a<0.3，0.05≤b<0.3，0.1≤a-b≤0.02和a+b<0.5，并且BET表面積是0.3-1.6m2/g，信號強度之比I(003)/I(104)是0.95-1.54。在Trans.Nonferrous?Met.Soc.China17(2007)897-901中，Li等人公開了一種混合氧化物粉末，其組成為LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，并且信號強度之比I(003)/I(104)最大為1.62。在Int.J.Electrochem.Sci.2(2007)689-699中，Periasamy等人公開了一種混合氧化物粉末，其組成為LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，并且信號強度之比I(003)/I(104)最大為1.347。在Asia-Pac.J.Chem.Eng.3(2008)527-530中，Huang等人公開了一種混合氧化物粉末，其組成為LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，并且信號強度之比I(003)/I(104)是1.48。在Bull.Korean?Chem.Soc.30(2009)2603-2607中，Jeong等人公開了一種混合氧化物粉末，其組成為LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，并且信號強度之比I(003)/I(104)最大為1.38。在Int.J.Elektrochem.Sci.4(2009)1770-1778中，Rambabu等人公開了一種混合氧化物粉末，其組成為Li1.10Ni1/3Co1/3Mn1/3O2，并且信號強度之比I(003)/I(104)小于1.2。所提及的粉末是通過在750°C的溫度將鋰、鈷和鎳的氫氧化物以及二氧化錳的混合物熱處理20小時，隨后研磨所獲得的混合物而獲得的。所提及的粉末原則上可以用作二次電池的陰極材料，但是在所實現的容量和放電循環中表現較差。本專利技術要解決的技術問題因此是提供一種改進的材料及其制備方法。
技術實現思路
本專利技術提供一種混合氧化物，其組成為LixMn0.5-aNi0.5-bCoa+bO2，其中a)0.8≤x≤1.2，優選0.9≤x≤1.1，特別優選x=10.05≤a≤0.3，優選0.1≤a≤0.2，特別優選a=1/60.05≤b<0.3，優選0.1≤b≤0.2，特別優選b=1/6-0.1≤a-b≤0.02，優選a=ba+b<0.5，優選0.15≤a+b≤0.4，和具有b)BET表面積是3-20m2/g，優選4-10m2/g，c)多峰粒度分布，和d)d50小于或者等于5μm，優選0.5-4μm，特別優選0.8-2μm。在本專利技術中，這種混合氧化物將稱作混合氧化物A。在本專利技術中，混合氧化物是全部混合氧化物組分的緊密混合物。它因此主要是原子水平上的混合物，而非氧化物的物理混合物。在本專利技術中，術語“混合氧化物”、“混合氧化物粉末”和“混合氧化物顆粒”是同義使用的。該混合氧化物顆粒通常是以聚集的初級顆粒的形式存在的。BET表面積是根據DIN?ISO9277測定的。大孔體積(Hg孔隙率計法)是根據DIN66133測量的。d50獲自體積-平均尺寸分布的累積分布曲線。這通常是通過激光散射法來測量的。在本專利技術中，這里所用的儀器是由Cilas制造的Cilas?1064儀。d50是50%的混合氧化物顆粒A處于所述尺寸范圍時的值。d90是90%的混合氧化物顆粒A處于所述尺寸范圍時的值。d99是99%的混合氧化物顆粒A處于所述尺寸范圍時的值。本專利技術的混合氧化物顆粒A的d90可以優選是1-10μm，特別優選2-5μm。本專利技術的混合氧化物顆粒A的d99可以優選是3-15μm，特別優選4-8μm。在本專利技術中，多峰性是在柱狀圖中具有兩個或者更多個明顯可辨別的最大值的粒度分布。雙峰粒度分布是一種具有正好兩個最大值的經常的分布。在本專利技術一種具體的實施方案中，混合氧化物粉末A具有雙峰或者三峰粒度分布。有利的是這里在0.1-1μm的范圍具有一個最大值，和在雙峰粒度分布的情況中在2-8μm的范圍具有一個最大值，或者在多峰粒度分布的情況中在2-8μm的范圍具有多個最大值。此外，有利的是在0.1-1μm范圍的最大值占體積-平均尺寸分布的小于50%。本專利技術進一步提供一種制備該混合氧化物A的方法，其中a)將溶液流通過霧化器氣體進行霧化來產生氣溶膠，該溶液在每種情況中含有包含按所需化學計量比的鋰、鈷、錳和鎳的混合氧化物組分的至少一種金屬本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.06.25 EP 10167337.41.混合氧化物，其組成為LixMn0.5-aNi0.5-bCoa+bO2，特征在于
a)0.8≤x≤1.2，
0.05≤a≤0.3，
0.05≤b<0.3，
-0.1≤a-b≤0.02和
a+b<0.5，
b)該混合氧化物的BET表面積是3-20m2/g，
c)多峰粒度分布，和
d)d50小于或者等于5μm。
2.根據權利要求1的混合氧化物，特征在于該多峰粒度分布是雙峰或
者三峰粒度分布。
3.根據權利要求1或者2的混合氧化物，特征在于該粒度分布在0.1-
1μm的范圍內具有最大值和在2-8μm的范圍內具有一個或多個最大值。
4.根據權利要求3的混合氧化物，特征在于在0.1-1μm范圍內的最大值
占體積平均粒度分布的小于50%。
5.制備權利要求1-4任一項的混合氧化物的方法，特征在于
a)將溶液流通過霧化器氣體進行霧化來產生氣溶膠，其中該溶液在每
種情況中含有包含按所需化學計量比的鋰、鈷、錳和鎳的混合氧化物組分
的至少一種金屬化合物，其中
a1)該金屬化合物的溶液濃度是至少10重量%，其是在每種情況中以
金屬氧化物來計算，
a2)溶液的質量流/霧化器氣體的體積流的比率是至少500，其單位
是g溶液/標準m3霧化器氣體，和
a3)平均液滴尺寸是100μm或者更低，
b)將該氣溶膠在反應空間通過獲自燃料氣體和含氧氣體的火焰來反
應，并且氧的總量足以至少完成該燃料氣體的反應和該金屬化合物的反
應，
c)冷卻該反應流，和
d)將固體產物隨后與反應流分離。
6.根據權利要求5的方法，特征在于氣溶膠進入反應空間的平均出口
速度是至少50ms，并且該反應混合物在反應空間中的平均速度是0.1ms-1-
10ms-1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S·卡圖希奇，P·克雷斯，J·齊默爾曼，J·邁爾，HO·阿斯巴爾，
申請(專利權)人：贏創德固賽有限公司，
類型：
國別省市：