CZ371797A3 - Způsob výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu a lithiovaný spinel oxidu lithia a manganu - Google Patents

Způsob výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu a lithiovaný spinel oxidu lithia a manganu Download PDF

Info

Publication number
CZ371797A3
CZ371797A3 CZ973717A CZ371797A CZ371797A3 CZ 371797 A3 CZ371797 A3 CZ 371797A3 CZ 973717 A CZ973717 A CZ 973717A CZ 371797 A CZ371797 A CZ 371797A CZ 371797 A3 CZ371797 A3 CZ 371797A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
lithium
spinel
hours
manganese
reaction
Prior art date
Application number
CZ973717A
Other languages
English (en)
Inventor
William L. Bowden
Enoch Wang
Andrew Kallmes
Original Assignee
Duracell Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Duracell Inc. filed Critical Duracell Inc.
Publication of CZ371797A3 publication Critical patent/CZ371797A3/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00—Compounds of manganese
    • C01G45/12—Manganates manganites or permanganates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00—Compounds of manganese
    • C01G45/12—Manganates manganites or permanganates
    • C01G45/1221—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof
    • C01G45/1242—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type [Mn2O4]-, e.g. LiMn2O4, Li[MxMn2-x]O4
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00—Compounds of manganese
    • C01G45/12—Manganates manganites or permanganates
    • C01G45/1221—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof
    • C01G45/125—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type[MnO3]n-, e.g. Li2MnO3, Li2[MxMn1-xO3], (La,Sr)MnO3
    • C01G45/1257—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type[MnO3]n-, e.g. Li2MnO3, Li2[MxMn1-xO3], (La,Sr)MnO3 containing lithium, e.g. Li2MnO3, Li2[MxMn1-xO3
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30—Three-dimensional structures
    • C01P2002/32—Three-dimensional structures spinel-type (AB2O4)
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

Zlepšený £působ výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu a lithiovaný spinel oxidu lithia a manganu.
Oblast techniky
Vynález se týká zlepšeného způsobu výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu. Vynález se obzvláště týká způsobu lithiace spinelu oxidu lithia a manganu, vedoucí k vytvoření spinelu s přebytkem lithia, který je použitelný jako elektrochemicky aktivní složka v sekundárním elektrochemickém článku.
Dosavadní stav techniky
Lithiové sekundární elektrochemické články neboli články s možností opakovaného nabíjení, typicky obsahují interkalační sloučeninu, založenou na lithiu, jako kladnou elektrodu a uhlíkovou, typicky grafitovou, zápornou elektrodu, které jsou odděleny bezvodým elektrolytem s lithiovými ionty. Jako elektrochemicky aktivní složka katody je obvykle používán spinel oxidu lithia a manganu obecného vzorce LiMn2O4. Studium lithiové interkalace do grafitu však ukázalo, že pokud je spinel oxidu lithia a manganu použit v sekundárním článku s lithiovými ionty, ve kterém anoda neboli záporná elektroda je grafit, dochází ke zřetelné nežádoucí a nevratné ztrátě kapacity v průběhu prvního nabíjecího cyklu. Původní přístup k překonání tohoto • ·
problému bylo prosté použiti větší hmotnosti pozitivní elektrody [ (1+x)LiMn2O4] , které kompenzovalo ztrátu lithia v grafitové anodě v průběhu prvního cyklu. Vzrůst hmotnosti katody však není účinnou nápravou, pokud se vezme do úvahy výkonnostní účinnost. Aby bylo možno překonat ztrátu lithia bez nežádoucího závažného ovlivnění hmotnostních nebo objemových výkonnostních charakteristik článku, byly vyvinuty struktury, založené na lithiovaném spinelu oxidu lithia a manganu, které obsahují přebytek lithia (Li(ι+χ)Μη204) . Tento přebytek lithia ve spinelové sloučenině je k disposici pro kompensaci počáteční ztráty lithia, spojené se zápornou elektrodou, zatímco si ponechává množství lithia, nutného k vyvážení reverzní kapacity grafitu a udržení úrovně užitečné energie v článku.
I když se takovéto lithiované sloučeniny, založené na spinelech oxidů lithia a manganu, ukázaly užitečné a účinné jako katodový materiál v sekundárních neboli nabijitelných elektrochemických článcích, v současnosti známé metody výroby spinelů Li(1+x)Mn2O4 jsou drahé a je obtížné je přenést z laboratorních rozměrů do výroby v komerčních objemech. Jeden z takových výrobních způsobů je například vystavení LiMn2O4 redukční reakci se zahřívaným roztokem jodidu lithného (Lil) v acetonitrilu, jiný zahrnuje redukci spinelu oxidu lithia a manganu roztokem n-butyllithiátu (n-BuLi) v hexanu. Oba tyto lithium obsahující reaktanty jsou neobyčejně drahé, výrobní proces zahrnuje organická rozpouštědla a navíc má n-BuLi nebezpečné samozápalné vlastnosti. V souladu s tím se proto jeví potřeba nalezení použitelného způsobu průmyslové výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu.
Podstata vynálezu
Bylo objeveno, že lithiovaný spinel oxidu lithia a manganu obecného vzorce Li(1+x)Mn2O4 může být ekonomicky • vyráběn jednoduchým způsobem, který zahrnuje kontakt spinelu oxidu lithia a manganu vzorce LiMn2O4 s lithiumkarboxylátovou sloučeninou při teplotě a po dobu dostatečnou k dekompozicí karboxylátové sloučeniny a uvolnění lithia, které vytvoří uvedený Li(1+x)Mn2O4 spinel. Bylo zjištěno, že lithiovaná spinelová sloučenina je obzvláště užitečná jako kladná elektroda v sekundárním elektrochemickém článku s lithiovými ionty.
Předkládaný způsob produkuje lithiovaný spinel lithia a manganu obecného vzorce Li(ι+χ;Μη204, kde 0 < x < 1; výhodně se hodnota x nachází v rozmezí od asi 0,05 do asi 1,0; obzvláště výhodně se x nachází v rozmezí od asi 0,05 do asi 0,3.
Tento způsob je prováděn při reakčni teplotě, dostatečné k dekompozici lithiumkarboxylátového reaktantu a vytvořeni lithiované spinelové sloučeniny, ale při teplotě pod zhruba 350°C, aby se předešlo dekompozici spinelové sloučeniny. Při teplotě nad okolo 300°C se spinelová sloučenina začíná rozkládat na nespinelové dekompoziční produkty, jako je Li(i+x)MnO2 a MnO2, které nejsou užitečné jako katodové složky v lithiovém sekundárním elektrochemickém článku. Reakčni teploty se obecně pohybují v rozmezí od asi 150°C do asi 300°C; výhodně se reakčni teploty pohybují v rozmezí od asi • ·
230°C do asi 250°C.
Reakční doba je závislá na volbě reaktantů a reakční teplotě. Obecně je reakční doba v rozmezí od asi 10 minut do asi 15 hodin; výhodně je reakční doba od 2 do 8 hodin, neboť bylo zjištěno, že taková doba dává příznivé výsledky.
Výhodně se syntéza provádí v inertní atmosféře, aby se zabránilo oxidačním reakcím, které by vedly k produktům nežádoucím pro použití v elektrochemické katodě, jako jsou Lí2CB3 a/nebo Li2MnO3. Vhodné inertní atmosféry zahrnují vzácné plyny (helium, neon, argon, krypton, xenon a radon), vakuum a jejich kombinace a podobně. Výhodně je používána argonová atmosféra.
Lithiumkarboxylový reaktant používaný v popisovaném způsobu výroby je libovolná lithiová sůl mono nebo polykarboxylové kyseliny, která vykazuje dekompoziční teplotu nižší než asi 300°C a která vykazuje účinek lithiace spinelu LiMn2O4, pokud je zahřívána v kontaktu s uvedeným spinelem při teplotě nižší než asi 300°C. Příklady vhodných lithiumkarboxylátů, použitelných v popisovaném způsobu výroby zahrnují octan lithný, citronan lithný, mravenčan lithný, mléčnan lithný a další lithiumkarboxyláty ve kterých je karboxylové skupina připojena ke skupině, která je elektrofilní vzhledem k methylu (jako je vodík, perf luoroalkyl, CF3SO2CH2, a (CF3SO2)N) a podobně. Octan lithný je obzvláště výhodný lithiumkarboxylátový reaktant.
Způsob podle předkládaného vynálezu může být prováděn s použitím různých technik. V jednom provedení způsobu podle
» · vynálezu jsou spinel LiMn2O4 a lithiumkarboxylátová sůl v podobě malých částic smíchány za sucha, čímž se vytvoří dokonale promísená směs. Suchá směs je potom tepelně zpracována a dosáhne se lithiace spinelu, což vede k vytvoření požadovaného produktu Li (i+x)Mn2O4. Pro vytvoření reakční směsi může být použita vhodná technika míšení za sucha; takovéto techniky zahrnují bubnové mísíce, kuličkové mísíce, tyčové mísíce a podobně.
Ve výhodném provedení způsobu podle vynálezu se octan lithný (LiOAc), představující lithiumkarboxylátový reaktant, rozpustí ve vodě a spinel oxidu lithia a manganu se do roztoku přidá ve formě pasty. Pasta LiOAc/LiMn2O4 se potom suší na vzduchu za teploty od asi 50°C do asi 150°C, výhodně okolo 100°C. Usušená směs se potom zpracovává zahříváním v argonové atmosféře na teplotu od asi 230°C do asi 250°C po dobu od asi 2 hodin do asi 8 hodin.
Následující příklady dále ilustrují způsob podle vynálezu.
Přiklad 1
Lithiovaný spinel obecného vzorce LiiřiMn2O4 se připraví rozpuštěním 1,695 gramů octanu lithného (LiOAc) v asi 30 ml deionizované (DI) vody. Do roztoku octanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu
LiMn2O4 ve formě malých částic, to jest 30 gramů spinelu a • ·
vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a octanu lithného, zatímco se kaše zahřívá na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody a kaše se přeměnila na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu při teplotě 80°C. Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci v přítomnosti proudícího argonu z teploty okolí na teplotu asi 250°C po dobu 1,5 hodiny a udržuje se při této teplotě po dvě hodiny, čímž se vytvoří namodralý černý práškový produkt. Prášek se ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin v proudícím argonu. V průběhu reakce v zadním konci trubky pece kondenzuje voda. Hmotnostní ztráta v průběhu reakce je asi 17-20 % společné hmotnosti octanu lithného a spinelu. Práškový spinelový produkt LiiřiMn2O4 se analyzuje atomovou absorpcí (ΑΆ) na obsah lithia a manganu a charakterizuje rentgenovou práškovou difrakční analýzou (XRD - X-ray powder diffraction analysis).
Přiklad 2
Lithiovaný spinel obecného vzorce Lilz2Mn2O4 se vyrobí pomocí octanu lithného rozpuštěním 3,39 gramů octanu lithného v asi 30 ml deionizované (DI) vody. Do roztoku octanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu LiMn2O4 ve formě malých částic, to jest 30 gramů spinelu a vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a octanu lithného, zatímco kaše se zahřívá na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody, dokud se kaše
nepřemění na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu při teplotě 80°C. Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci v přítomnosti proudícího argonu z teploty okolí na teplotu asi 250°C po dobu 1,5 hodiny a udržuje se při této teplotě po dvě hodiny, čímž se vytvoří spinelový produkt Liiř2Mn2O4, namodralý černý prášek. Prášek se ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin v proudícím argonu. V průběhu reakce v zadním konci trubky pece kondenzuje voda. Spinelový prášek Liiz2Mn2O4 se charakterizuje rentgenovou práškovou difrakční analýzou (XRD) a analyzuje atomovou absorpcí (AA) na obsah lithia a manganu, aby byla potvrzena jeho struktura.
Příklad 3
Lithiovaný spinel obecného vzorce Li2Mn2O4 se vyrobí rozpuštěním 16,95 gramů octanu lithného (LiOAc) v asi 30 ml deionizované (DI) vody. Do roztoku octanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu LiMn2O4 ve formě malých částic, to jest 30 gramů spinelu a vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a octanu lithného, zatímco kaše se zahřívá na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody, dokud se kaše nepřemění na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu při teplotě 80°C. Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci v přítomnosti proudícího argonu z teploty okolí na teplotu asi 250°C po dobu 1,5 hodiny a udržuje se při této teplotě po dvě hodiny. Prášek se ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin v proudícím argonu. V průběhu reakce v zadním konci trubky pece kondenzuje voda. V průběhu reakce je pozorována změna • ·
barvy z namodralé černé na hnědou a spinelový produkt Li2Mn2O4 má hnědou barvu, která je odlišná od namodralé černé barvy spinelového reaktantu LiMn2O4. Spinelový prášek Li2Mn2O4 se charakterizuje rentgenovou práškovou difrakčni analýzou (XRD) a analyzuje atomovou absorpci (AA) na obsah lithia a manganu.
Přiklad 4
Lithiovaný spinel obecného vzorce
Lii,iMn2O4 se připraví rozpuštěním 3,482 gramů citronanu lithného v asi ml deionizované vody.
Do roztoku citronanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu LiMn2O4, to jest 30 gramů spinelu a vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a citronanu lithného. Kaše se zahřívá za míchání na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody, dokud se kaše nepřemění na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu při teplotě 80°C po asi 3 hodiny. Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci v přítomnosti proudícího argonu z teploty okolí na teplotu asi 250°C po dobu 1,5 hodiny a udržuje se při této teplotě po dvě hodiny, čímž se vytvoří namodralý černý práškový produkt. Prášek se potom ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin v proudícím argonu. V průběhu reakce se v zadním konci trubky pece pozoruje kondenzování vody. Hmotnostní ztráta v průběhu reakce je asi 40-45 % společné hmotnosti citronanu lithného a spinelu. Prášek se charakterizuje rentgenovou práškovou difrakčni analýzou (XRD) a analyzuje atomovou absorpci (AA) na obsah lithia a manganu, aby bylo potvrzeno, že má strukturu spinelu Lii,iMn2O4.
Přiklad 5
Lithiovaný spinel obecného vzorce Lii,2Mn2O4 se vyrobí rozpuštěním 6,964 gramů citronanu lithného v asi ml deionizované vody.
Do roztoku citronanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu
LiMn2O4, to jest 30 gramů spinelu a vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a citronanu lithného. Kaše se zahřívá za míchání na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody, dokud se kaše nepřemění na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu po několik hodin.
Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci přítomnosti proudícího argonu z teploty 250°C po dobu 1,5 hodiny a udržuje se okolí na při této teplotu teplotě asi
Po dvě hodiny, čímž se vytvoří práškový produkt.
Prášek se ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin proudícím argonu.
průběhu reakce se v zadním konci trubky pece pozoruje kondenzace vody. V průběhu reakce je z namodralé černé pozorována změna barvy na hnědou a práškový produkt má hnědou barvu, která je odlišná od namodralé černé barvy spinelového reaktantu LiMn2O4. Práškový produkt se charakterizuje rentgenovou práškovou difrakční analýzou (XRD) a analyzuje atomovou absorpcí (AA) na obsah lithia a manganu, aby byla potvrzena jeho struktura Lii,2Mn2O4.
Příklad 6 • · ·
Lithiovaný spinel obecného vzorce Li2Mn2O4 se vyrobí rozpuštěním 34,82 gramů citronanu lithného v asi 30 ml deionizované vody. Do roztoku citronanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu LiMn2O4 ve formě malých částic, to jest 30 gramů spinelu a vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a citronanu lithného, zatímco kaše se zahřívá na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody, dokud se kaše nepřemění na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu při teplotě 80°C. Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci v přítomnosti proudícího argonu z teploty okolí na teplotu asi 250°C po dobu 1,5 hodiny a udržuje se při této teplotě po dvě hodiny, čímž se vytvoří práškový produkt. Prášek se ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin v proudícím argonu. V průběhu reakce v zadním konci trubky pece kondenzuje voda. V průběhu reakce je pozorována změna barvy z namodralé černé na hnědou a práškový produkt má hnědou barvu, která je odlišná od namodralé černé barvy spinelového reaktantu LiMn2O4. Práškový produkt se charakterizuje rentgenovou práškovou difrakční analýzou (XRD) a analyzuje atomovou absorpcí (AA) na obsah lithia a manganu, aby byla potvrzena jeho struktura spinelu Li2Mn2O4.
Přiklad 7
Lithiovaný spinel obecného vzorce Lii,iMn2O4 se připraví rozpuštěním 1,591 gramů mléčnanu lithného v asi 30 ml « * • ·
• · deionizované (DI) vody. Do roztoku mléčnanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu LiMn2O4 ve formě malých částic, to jest 30 gramů spinelu a vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a mléčnanu lithného, zatímco kaše se zahřívá na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody, dokud se kaše nepřemění na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu při teplotě 80°C. Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci v přítomnosti proudícího argonu z teploty okolí na teplotu asi 250 °C po dobu 1 hodiny a udržuje se při této teplotě po dvě hodiny, čímž se vytvoří namodralý černý práškový produkt. Prášek se ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin v proudícím argonu. V průběhu reakce v zadním konci trubky pece kondenzuje voda. Hmotnostní ztráta v průběhu reakce je asi 20 % společné hmotnosti mléčnanu lithného a spinelu. Práškový produkt se charakterizuje rentgenovou práškovou difrakční analýzou (XRD) a analyzuje atomovou absorpcí (ΆΑ) na obsah lithia a manganu, aby byla potvrzena jeho struktura spinelu LiiriMn2O4.
Přiklad 8
Lithiovaný spinel obecného vzorce Lii,2Mn2O4 se vyrobí pomocí mléčnanu lithného rozpuštěním 3,182 gramů mléčnanu lithného v asi 30 ml deionizované (DI) vody. Do roztoku mléčnanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu LiMn2O4 ve formě malých částeček, to jest 30 gramů spinelu a vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a • · · · · • · mléčnanu lithného, zatímco kaše se zahřívá na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody, dokud se kaše nepřemění na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu při teplotě 80°C. Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci v přítomnosti proudícího argonu z teploty okolí na teplotu asi 250°C po dobu 1 hodiny a udržuje se při této teplotě po dvě hodiny, čímž se vytvoří namodralý černý práškový produkt. Prášek se ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin v proudícím argonu. V průběhu reakce se v zadním konci trubky pece kondenzuje voda. Práškový produkt se charakterizuje rentgenovou práškovou difrakční analýzou (XRD) a analyzuje atomovou absorpcí (AA) na obsah lithia a manganu, aby byla potvrzena jeho struktura Lii,2Mn2O4.
Příklad 9
Lithiovaný spinel obecného vzorce Li2Mn2O4 se vyrobí rozpuštěním 15,91 gramů mléčnanu lithného v asi 30 ml deionizované (Dl) vody. Do roztoku mléčnanu lithného se přidá stechiometrické množství spinelu oxidu lithia a manganu LiMn2O4 ve formě malých částic, to jest 30 gramů spinelu a vzniklá kaše se míchá, aby se spinel udržel v suspensi a byla zajištěna homogenita smísení spinelu a mléčnanu lithného, zatímco kaše se zahřívá na 80-90°C po dobu asi 3 hodin, aby se odstranil přebytek vody, dokud se kaše nepřemění na pastu. Pasta se potom suší ve vakuu při teplotě 80°C. Vzniklý prášek se pomalu zahřívá v trubkové peci v přítomnosti proudícího argonu z teploty okolí na teplotu asi 250°C po dobu 1 hodiny a udržuje se při této teplotě po dvě hodiny, čímž se vytvoří práškový produkt.
• · • ·
Prášek se ochladí na 110°C v průběhu 3 hodin v proudícím argonu. V průběhu reakce v zadním konci trubky pece kondenzuje voda. V průběhu reakce je pozorována změna barvy z namodralé černé na hnědou a práškový produkt má hnědou barvu, která je odlišná od namodralé černé barvy spinelového reaktantu LiMn2O4. Práškový produkt se charakterizuje rentgenovou práškovou difrakční analýzou (XRD) a analyzuje atomovou absorpcí (AA) na obsah lithia a manganu, aby byla potvrzena jeho struktura spinelu Li2Mn2O4.

Claims (10)

1. Způsob výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu obecného vzorce Li (i+x)Mn2O4, kde 0 < x < 1, zahrnující provedení reakce spinelu oxidu lithia a manganu vzorce LiMn2O4 s lithiumkarboxylátem při teplotě a po dobu dostatečnou k dekompozici uvedeného karboxylátu a vytvoření lithiovaného spinelu.
2. Způsob podle nároku 1, ve kterém lithiumkarboxylát je zvolen ze souboru zahrnujícího octan lithný, citronan lithný, mléčnan lithný a další lithiumkarboxyláty, ve kterých karboxylové skupina je připojena ke skupině, která je elektrofilní vzhledem k methylu.
3. Způsob podle nároku 2, ve kterém lithiumkarboxylát je octan lithný.
4. Způsob podle nároku 1, ve kterém reakce probíhá při teplotě mezi asi 150°C až po méně než asi 350°C.
5. Způsob podle nároku 4, ve kterém teplota je v rozmezí od asi 150°C až po méně než asi 300°C.
6. Způsob podle nároku 1, ve kterém reakční doba je v rozmezí od asi 10 minut po asi 15 hodin.
7. Způsob podle nároku 5, ve kterém reakční doba je v rozmezí od asi 2 hodin do asi 8 hodin.
• w • · φ «
8. Způsob podle nároku 1, ve kterém reakce se provádí v inertní atmosféře.
9. Způsob podle nároku 1, ve kterém spinel oxidu lithia a manganu reaguje s octanem lithným při teplotě od asi 230°C do asi 250°C po dobu od asi 2 hodin do asi 8 hodin v inertní argonové atmosféře.
10. Lithiovaný spinel oxidu lithia a manganu obecného vzorce Li (i+x)Mn2O4, kde 0 < x < 1, vyrobený způsobem podle nároku 1.
CZ973717A 1995-06-07 1996-06-05 Způsob výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu a lithiovaný spinel oxidu lithia a manganu CZ371797A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/474,806 US5693307A (en) 1995-06-07 1995-06-07 Process for making a lithiated lithium manganese oxide spinel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ371797A3 true CZ371797A3 (cs) 1998-06-17

Family

ID=23885010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ973717A CZ371797A3 (cs) 1995-06-07 1996-06-05 Způsob výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu a lithiovaný spinel oxidu lithia a manganu

Country Status (20)

Country Link
US (1) US5693307A (cs)
EP (1) EP0842120B1 (cs)
JP (1) JPH11507320A (cs)
KR (1) KR19990022253A (cs)
CN (1) CN1084305C (cs)
AT (1) ATE231823T1 (cs)
AU (1) AU716975B2 (cs)
BG (1) BG62395B1 (cs)
BR (1) BR9609184A (cs)
CA (1) CA2221738C (cs)
CZ (1) CZ371797A3 (cs)
DE (1) DE69626023T2 (cs)
HK (1) HK1010866A1 (cs)
NZ (1) NZ310242A (cs)
PL (1) PL324489A1 (cs)
RO (1) RO115348B1 (cs)
RU (1) RU2152355C1 (cs)
TW (1) TW362090B (cs)
WO (1) WO1996040590A1 (cs)
ZA (1) ZA963655B (cs)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0797263A2 (en) * 1996-03-19 1997-09-24 Mitsubishi Chemical Corporation Nonaqueous electrolyte secondary cell
IT1283968B1 (it) * 1996-03-29 1998-05-07 Consiglio Nazionale Ricerche Batteria ricaricabile al litio o a ioni-litio in grado di sostenere prolungate ciclazioni.
US6869547B2 (en) * 1996-12-09 2005-03-22 Valence Technology, Inc. Stabilized electrochemical cell active material
US6183718B1 (en) * 1996-12-09 2001-02-06 Valence Technology, Inc. Method of making stabilized electrochemical cell active material of lithium manganese oxide
US6110442A (en) * 1997-05-30 2000-08-29 Hughes Electronics Corporation Method of preparing Lix Mn2 O4 for lithium-ion batteries
US6455198B1 (en) 1997-11-10 2002-09-24 Ngk Insulators, Ltd. Lithium secondary battery with a lithium manganese oxide positive electrode
US5939043A (en) * 1998-06-26 1999-08-17 Ga-Tek Inc. Process for preparing Lix Mn2 O4 intercalation compounds
US6468695B1 (en) 1999-08-18 2002-10-22 Valence Technology Inc. Active material having extended cycle life
JP2001266874A (ja) * 2000-03-16 2001-09-28 Toho Titanium Co Ltd リチウムイオン二次電池
KR101352836B1 (ko) 2010-10-27 2014-01-20 전남대학교산학협력단 리튬 과잉의 리튬 망간계 산화물의 제조 방법 및 이를 이용한 리튬 이차전지
JP5765179B2 (ja) * 2011-10-14 2015-08-19 日産自動車株式会社 電気化学デバイス用正極材料およびこれを用いた電気化学デバイス
KR101383681B1 (ko) * 2011-11-15 2014-04-10 전남대학교산학협력단 리튬망간산화물 전극재료 제조방법, 그 방법으로 제조된 리튬망간산화물 전극재료, 및 상기 전극재료를 포함하는 2차 전지
RU2591154C1 (ru) * 2015-09-03 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) Способ получения литированного двойного оксида лития и марганца со структурой шпинели
CN105977471A (zh) * 2016-07-06 2016-09-28 福建师范大学 酸式盐改善尖晶石富锂锰酸锂正极材料性能的方法
CN112960814A (zh) * 2021-02-03 2021-06-15 中环国投(重庆)环保产业开发有限公司 一种电解锰渣的渗滤液无害化处理方法

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4070529A (en) * 1976-07-07 1978-01-24 Agence Nationale De Valorisation De La Recherche (Anvar) Solid electrolyte
US4312930A (en) * 1978-09-29 1982-01-26 Union Carbide Corporation MnO2 Derived from LiMn2 O4
US4246253A (en) * 1978-09-29 1981-01-20 Union Carbide Corporation MnO2 derived from LiMn2 O4
AU532635B2 (en) * 1979-11-06 1983-10-06 South African Inventions Development Corporation Metal oxide cathode
US4507371A (en) * 1982-06-02 1985-03-26 South African Inventions Development Corporation Solid state cell wherein an anode, solid electrolyte and cathode each comprise a cubic-close-packed framework structure
US4959282A (en) * 1988-07-11 1990-09-25 Moli Energy Limited Cathode active materials, methods of making same and electrochemical cells incorporating the same
GB2221213B (en) * 1988-07-12 1991-09-04 Csir Synthesizing lithium manganese oxide
GB2234233B (en) * 1989-07-28 1993-02-17 Csir Lithium manganese oxide
CA2022898C (en) * 1989-08-15 1995-06-20 Nobuhiro Furukawa Non-aqueous secondary cell
JP2933645B2 (ja) * 1989-08-28 1999-08-16 日立マクセル株式会社 リチウム二次電池の製造方法
JPH03225750A (ja) * 1990-01-30 1991-10-04 Bridgestone Corp リチウム電池用正極シート
GB2242898B (en) * 1990-04-12 1993-12-01 Technology Finance Corp Lithium transition metal oxide
US5166012A (en) * 1990-05-17 1992-11-24 Technology Finance Corporation (Proprietary) Limited Manganese oxide compounds
JP3028582B2 (ja) * 1990-10-09 2000-04-04 ソニー株式会社 非水電解質二次電池
JPH04169065A (ja) * 1990-10-31 1992-06-17 Mitsubishi Electric Corp リチウム電池用正極材料の製法
US5244757A (en) * 1991-01-14 1993-09-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Lithium secondary battery
US5196279A (en) * 1991-01-28 1993-03-23 Bell Communications Research, Inc. Rechargeable battery including a Li1+x Mn2 O4 cathode and a carbon anode
US5266299A (en) * 1991-01-28 1993-11-30 Bell Communications Research, Inc. Method of preparing LI1+XMN204 for use as secondary battery electrode
US5262255A (en) * 1991-01-30 1993-11-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery
US5135732A (en) * 1991-04-23 1992-08-04 Bell Communications Research, Inc. Method for preparation of LiMn2 O4 intercalation compounds and use thereof in secondary lithium batteries
JP3145748B2 (ja) * 1991-11-14 2001-03-12 富士写真フイルム株式会社 有機電解液二次電池
US5192629A (en) * 1992-04-21 1993-03-09 Bell Communications Research, Inc. High-voltage-stable electrolytes for Li1+x Mn2 O4 /carbon secondary batteries
ZA936168B (en) * 1992-08-28 1994-03-22 Technology Finance Corp Electrochemical cell
US5425932A (en) * 1993-05-19 1995-06-20 Bell Communications Research, Inc. Method for synthesis of high capacity Lix Mn2 O4 secondary battery electrode compounds
EP0662727B1 (en) * 1993-12-24 1998-04-01 Sharp Kabushiki Kaisha Nonaqueous secondary battery, positive-electrode active material and process for making the same

Also Published As

Publication number Publication date
ZA963655B (en) 1996-11-21
PL324489A1 (en) 1998-05-25
CN1084305C (zh) 2002-05-08
US5693307A (en) 1997-12-02
TW362090B (en) 1999-06-21
WO1996040590A1 (en) 1996-12-19
CA2221738C (en) 2001-02-27
DE69626023T2 (de) 2003-10-16
AU6100496A (en) 1996-12-30
KR19990022253A (ko) 1999-03-25
AU716975B2 (en) 2000-03-09
BG102161A (en) 1998-08-31
BR9609184A (pt) 1999-05-11
DE69626023D1 (de) 2003-03-06
RO115348B1 (ro) 2000-01-28
EP0842120A1 (en) 1998-05-20
BG62395B1 (bg) 1999-10-29
CN1189143A (zh) 1998-07-29
EP0842120A4 (en) 1998-12-09
NZ310242A (en) 1998-11-25
ATE231823T1 (de) 2003-02-15
CA2221738A1 (en) 1996-12-19
JPH11507320A (ja) 1999-06-29
RU2152355C1 (ru) 2000-07-10
HK1010866A1 (en) 1999-07-02
EP0842120B1 (en) 2003-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Prussian‐blue materials: Revealing new opportunities for rechargeable batteries
US11870032B2 (en) Lithium all-solid-state battery
JP3970323B2 (ja) リチウム化リチウム酸化マンガンスピネルの改良された製造法
EP2511973A1 (en) Lithium iron phosphate positive electrode active material modified by graphene, preparation method and lithium ion secondary battery thereof
JP5987401B2 (ja) 非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法および二次電池
CZ371797A3 (cs) Způsob výroby lithiovaného spinelu oxidu lithia a manganu a lithiovaný spinel oxidu lithia a manganu
JP2001028265A (ja) リチウム二次電池用正極活物質とその製造方法
WO2015007169A1 (zh) 锂离子电池正极材料的制备方法
WO2015027826A1 (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法
Prabaharan et al. Li2NiTiO4—a new positive electrode for lithium batteries: soft-chemistry synthesis and electrochemical characterization
Morishita et al. Synthesis of anhydrous manganese vanadate powder by coprecipitation and its anodic performance for lithium secondary battery
US10483527B2 (en) Cathode material for rechargeable magnesium battery and method for preparing the same
US9745202B2 (en) Metal cyanometallate synthesis method
US20150266745A1 (en) Metal Cyanometallate Synthesis Method
JP4522682B2 (ja) 電極材料粉体の製造方法と電極材料粉体及び電極並びにリチウム電池
US9966602B2 (en) Metal cyanometallates
CN111211302B (zh) 锂离子电池正极材料及其制备方法、锂离子电池正极、锂离子电池和用电设备
CN111916733A (zh) 一种中空四面体过渡金属硫化物Cu2MoS4锂电池负极材料的制备方法
US6773851B1 (en) Synthesis of Li2Mn4O9 using lithium permanganate precursor
JP2002075358A (ja) リチウムイオン二次電池正極用材料及びその製造方法
CN117105197B (zh) 一种混合离子导体材料及制备方法和应用
Yagi et al. Electrode characteristics of manganese oxides prepared by reduction method
CN114835100B (zh) 锂电池正极材料的制备方法及锂电池正极材料
EP4253329A1 (en) New li-rich layered positive electrode material and its synthesis
MXPA97009535A (en) Improved process for the manufacture of a lithium-manganese litificum oxide spinela

Legal Events

Date Code Title Description
PD00 Pending as of 2000-06-30 in czech republic