DE10296745T5 - Thermal solid-state synthesis of lithium cobaltate - Google Patents

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lithium cobaltate
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lithium
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Chandrasekaran Karaikudi Ramaswamy
Mani Karaikudi Ariyanan
Vasudevan Karaikudi Thiagarajan
Gangadharan Karaikudi Ramaiyer
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Lithiumcobaltat durch ein thermisches Einstufen-Festkörperverfahren, umfassend das einheitliche Mischen von Lithiumoxid (Li2O) und Cobaltnitrat (Co(NO3)2) im Festkörperzustand, das Zugeben eines wärmeerzeugenden Materials zu dem Gemisch und das Mahlen des Gemisches sowie das Erwärmen des gemahlenen Gemisches bei einer Temperatur in dem Bereich von 650 bis 700°C unter Erhalten des gewünschten Lithiumcobaltats.A process for producing lithium cobaltate by a one-step thermal solid state process comprising uniformly mixing lithium oxide (Li 2 O) and cobalt nitrate (Co (NO 3 ) 2 ) in the solid state, adding a heat-generating material to the mixture and grinding the mixture, and heating the milled mixture at a temperature in the range of 650 to 700 ° C to obtain the desired lithium cobaltate.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues thermisches Festkörperverfahren zur Herstellung von Lithiumcobaltat (LiCoO2), das als ein Kathodenmaterial in einem nicht-wäßrigen Festkörper- und Polymerelektrolyten für sekundäre „rocking chair" oder interkalierte Batterien verwendbar ist.The present invention relates to a new thermal solid-state process for the production of lithium cobaltate (LiCoO 2 ), which can be used as a cathode material in a non-aqueous solid-state and polymer electrolyte for secondary “rocking chairs” or intercalated batteries.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Lithiumcobaltat (LiCoO2) wird weithin als eine Kathode in Lithium-Sekundärzellen im Hinblick auf dessen hohe Reversibilität bezüglich Lithiumionen und dessen geringeren Nachlaßkapazität gegenüber LiNiO2- und LiMn2O4-Elektroden verwendet. Verfahren, die im Stande der Technik zur Herstellung von Lithiumcobaltat (LiCoO2)-Kathoden angegeben werden, offenbaren die Reaktion von Lithiumnitrat oder Lithiumhydroxid, Lithiumacetat oder jeglichen anderen Lithiumsalzen mit Cobaltnitraten, -oxiden, -acetaten, hydroxiden, -sulfaten durch weiche chemische Verfahren wie ein Sol-Gel-Verfahren in Temperaturbereichen von 350-500°C für eine lange Zeitdauer und Mehrstufenherstellungsverfahren. Üblicherweise ist in den thermischen Festkörperverfahren in der Synthese dieser Oxidmaterialien die Herstellungsdauer langes Erwärmen, diskontinuierliches Kühlen und Mahlverfahren. In der Literatur sind ebenso andere Herstellungsverfahren zum Synthetisieren von Lithiumcobaltat wie Abscheidung mit gepulstem Laser, Sputtern und elektrostatische Sprühabscheidung verfügbar.Lithium cobaltate (LiCoO 2 ) is widely used as a cathode in lithium secondary cells in view of its high reversibility with respect to lithium ions and its lower release capacity compared to LiNiO 2 and LiMn 2 O 4 electrodes. Methods given in the prior art for the production of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) cathodes disclose the reaction of lithium nitrate or lithium hydroxide, lithium acetate or any other lithium salt with cobalt nitrates, oxides, acetates, hydroxides, sulfates by soft chemical methods like a sol-gel process in temperature ranges of 350-500 ° C for a long time and multi-stage manufacturing process. Usually in the thermal solid state processes in the synthesis of these oxide materials, the production time is long heating, discontinuous cooling and grinding processes. Other manufacturing processes for synthesizing lithium cobaltate such as pulsed laser deposition, sputtering, and electrostatic spray deposition are also available in the literature.

Verweisereferences

  • 1. „Synthesis and electrochemical properties of LiCoO2 spinel cathodes" – S. Chol and A. Manthiram, Journal of the Electrochemical Society, Vol. 949(2) (2002) A162-166.1. "Synthesis and electrochemical properties of LiCoO 2 spinel cathodes" - S. Chol and A. Manthiram, Journal of the Electrochemical Society, Vol. 949 (2) (2002) A162-166.
  • 2. „X-ray absorption spectroscopic study of LiAlyCo1–yO2 cathode for lithium rechargeable batteris" – Won-Sub Yoon, Kyung-Keun Lee and Kwang-Bum Kim, Journal of the Electrochemical society, Vol. 149(2) (2002) A146-151.2. "X-ray absorption spectroscopic study of LiAl y Co 1-y O 2 cathode for lithium rechargeable batteris" - Won-Sub Yoon, Kyung-Keun Lee and Kwang-Bum Kim, Journal of the Electrochemical Society, Vol. 149 ( 2) (2002) A146-151.
  • 3. „High temperature combustion synthesis and electrochemical characterization of LiNiO2, LiCoO2 and LiMn2O4 for lithium ion secondary batteries" – M. M. Rao, C. Liebenow, M. Jayalakshmi, M. Wulff, U. guth and F. Scholz, J. of Solid State Electrochemistry, Vol. 5, Issue 5 (2001) 348-354.3. "High temperature combustion synthesis and electrochemical characterization of LiNiO 2 , LiCoO 2 and LiMn 2 O 4 for lithium ion secondary batteries" - MM Rao, C. Liebenow, M. Jayalakshmi, M. Wulff, U. guth and F. Scholz , J. of Solid State Electrochemistry, Vol. 5, Issue 5 (2001) 348-354.
  • 4. „Fabrication of LiCoO2 thin films by sol gel method and characterization as positive electrodes for Li/LiCoO2 cells" – M.N. Kim, H. Chung, Y. Park, J. Kim, J. Son, K. Park and H. Kim, Journal of Power Sources, Vol. 99 (2001) 34-40.4. "Fabrication of LiCoO 2 thin films by sol gel method and characterization as positive electrodes for Li / LiCoO 2 cells" - MN Kim, H. Chung, Y. Park, J. Kim, J. Son, K. Park and H Kim, Journal of Power Sources, Vol. 99 (2001) 34-40.
  • 5. „Preparation and characterization of high-density sperical LiNi0,8CoO2 cathode material for lithium secondary batteries" – Jierong Ying, Chunrong Wan, Changyin Jiang and Yangxing Li, J. of Power Sources, Vol. 99 (2001) 78-84.5. "Preparation and characterization of high-density sperical LiNi 0.8 CoO 2 cathode material for lithium secondary batteries" - Jierong Ying, Chunrong Wan, Changyin Jiang and Yangxing Li, J. of Power Sources, Vol. 99 (2001) 78 -84.
  • 6. „Electrochemical characterization of layered LiCoO2 films prepared by electrostatic deposition", Won-Sub Yoon, Sung-Ho Ban, Kyung-Keun Lee, Kwang-Bum Kim, Min Dyu Kim and Jay Min Lee, J. of Power Sources, Vol. 97-98 (2001) 282-286.6. "Electrochemical characterization of layered LiCoO 2 films prepared by electrostatic deposition", Won-Sub Yoon, Sung-Ho Ban, Kyung-Keun Lee, Kwang-Bum Kim, Min Dyu Kim and Jay Min Lee, J. of Power Sources, Vol. 97-98 (2001) 282-286.
  • 7. „Emulsion-derived lithium manganese oxide powder for positive electrodes in lithium ion batteries", Chung-Hsin Lu & Shang-Wei Lin., J. of Power Sources, Vol. 93 (2001) 14-19.7. "Emulsion-derived lithium manganese oxide powder for positive electrodes in lithium ion batteries ", Chung-Hsin Lu & Shang-Wei Lin., J. of Power Sources, Vol. 93 (2001) 14-19.
  • 8. „Cobalt doped chromium oxides as cathode materials for secondary batteries for secondary lithium batteries", Dong Zhang, Branko N. Popov, Yury M. Poddrahansky, Pankaj Arora and Ralph E. White, J. of Power Sources, Vol. 83 (1999) 121-127.8. "Cobalt doped chromium oxides as cathode materials for secondary batteries for secondary lithium batteries ", Dong Zhang, Branko N. Popov, Yury M. Poddrahansky, Pankaj Arora and Ralph E. White, J. of Power Sources, Vol. 83 (1999) 121-127.
  • 9. „Synthesis and electrochemical studies of spinel phase LiMn2O4 cathode materials prepared by the pechini process" W. Liu, G.C. Farrington, F. Chaput and B. Dunn, Journal of the Electrochemical society, Vol. 143, No. 3 (1996) 879-884.9. "Synthesis and electrochemical studies of spinel phase LiMn 2 O 4 cathode materials prepared by the pechini process" W. Liu, GC Farrington, F. Chaput and B. Dunn, Journal of the Electrochemical society, Vol. 143, No. 3 (1996) 879-884.

Die vorstehend angegebenen herkömmlichen Verfahren zeigen mehrere Nachteile. Im allgemeinen wird einer oder sämtliche der folgenden festgestellt:

  • 1. Nebenreaktionen erfolgen, d.h. Bildung von unerwarteten und ungewollten Nebenprodukten.
  • 2. Nicht-umgesetztes Material bleibt zurück, welches als Verunreinigung fungiert.
  • 3. Teilreaktionen treten auf.
  • 4. Mehrere Schritte und lange Calcinierungsdauer werden zur Herstellung gebraucht.
  • 5. Kontrollierte Bedingungen sind erforderlich.
  • 6. Ungewünschte Phasen werden gebildet.
The conventional methods outlined above have several disadvantages. Generally one or all of the following are noted:
  • 1. Side reactions occur, ie formation of unexpected and unwanted by-products.
  • 2. Unreacted material remains, which acts as an impurity.
  • 3. Partial reactions occur.
  • 4. Several steps and a long calcination time are required for the production.
  • 5. Controlled conditions are required.
  • 6. Unwanted phases are formed.

Es ist daher wichtig, Verfahren zu entwickeln, welche die vorstehend aufgeführten Nachteile überwinden.It is therefore important to develop methods that overcome the disadvantages listed above the.

Aufgaben der ErfindungObjects of the invention

Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues Verfahren zur Herstellung von Lithiumcobaltat (LiCoO2), welches bislang unversucht gewesen ist und welches die vorstehend angeführten Nachteile überwindet, bereitzustellen.The main object of the present invention is to provide a new process for the production of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) which has not been tried before and which overcomes the disadvantages mentioned above.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, Mehrstufenverfahren, die Bildung von ungewünschten und unerwarteten Nebenprodukten und ungewünschten Phasen, wie im Stand der Technik gegeben, zu vermeiden.It is another object of the invention Multi-stage process, the formation of unwanted and unexpected by-products and unwanted Avoid phases as given in the prior art.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch das neue Verfahren der vorliegenden Erfindung gelöst, welches die thermische Einstufen-Festkörperreaktion, von Lithiumoxid und Cobaltnitrat umfaßt.These and other objects of the invention are solved by the new method of the present invention, which the thermal one-step solid-state reaction, of lithium oxide and cobalt nitrate.

Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Lithiumcobaltat durch ein thermisches Einstufen-Festkörperverfahren, umfassend das einheitliche Mischen von Lithiumoxid (Li2O) und Cobaltnitrat (Co(NO3)2) im Festkörperzustand, das Zugeben eines wärmeerzeugenden Materials zu dem Gemisch und das Mahlen des Gemisches sowie das Erwärmen des gemahlenen Gemisches bei einer Temperatur in dem Bereich von 650 bis 700°C unter Erhalten des gewünschten Lithiumcobaltats.Accordingly, the present invention relates to a process for producing lithium cobaltate by a one-step thermal solid-state process comprising uniformly mixing lithium oxide (Li 2 O) and cobalt nitrate (Co (NO 3 ) 2 ) in the solid state, adding a heat-generating material to the mixture and grinding the mixture and heating the ground mixture at a temperature in the range of 650 to 700 ° C to obtain the desired lithium cobaltate.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis des Li2O + Co(NO3)2-Gemisches und des wärmeerzeugenden Materials 1:3.In one embodiment of the invention, the ratio of the Li 2 O + Co (NO 3 ) 2 mixture and the heat-generating material is 1: 3.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das gemahlene Gemisch in einem Ofen für etwa 8 Stunden erwärmt.In another embodiment In the invention, the ground mixture is placed in an oven for about 8 Heated for hours.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Li2O mit Co(NO3)2 in den folgenden Verhältnissen gemischt: Li2O : Co(NO3)2 = 1 : 2 In one embodiment of the invention, the Li 2 O is mixed with Co (NO 3 ) 2 in the following proportions: Li 2 O: Co (NO 3 ) 2 = 1: 2

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das wärmeerzeugende Material aus Harnstoff und Ammoniumnitrat ausgewählt.In another embodiment the invention is the heat generating Material selected from urea and ammonium nitrate.

In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein elektrischer Ofen zum Erwärmen verwendet.In yet another embodiment In the invention, an electric furnace is used for heating.

In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind sämtliche Materialien im Festkörperzustand.In yet another embodiment the invention are all Solid state materials.

Kurze Beschreibung der beigefügten ZeichnungBrief description of the accompanying drawing

1 ist ein Röntgenstrahl-Beugungsmuster von Lithiumcobaltat, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird. 1 Fig. 3 is an X-ray diffraction pattern of lithium cobaltate obtained by the method of the present invention.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description the invention

Die vorliegende Erfindung schließt ein thermisches Einstufen-Festkörperverfahren zur Herstellung von Lithiumcobaltat ein, umfassend das einheitliche Mischen von Lithiumoxid (Li2O) und Cobaltnitrat (Co(NO3)2) im Festkörperzustand, das Zugeben eines wärmeerzeugenden Materials wie Harnstoff oder Ammoniumnitrat zu dem Gemisch und das Mahlen des Gemisches sowie das Erwärmen des gemahlenen Gemisches bei einer Temperatur in dem Bereich von 650 bis 700°C unter Erhalten des gewünschten Lithiumcobaltats. Das Verhältnis von dem Li2O + Co(NO3)2-Gemisch und Harnstoff ist vorzugsweise 1:3. Das gemahlene Gemisch wird in einem Ofen für etwa 8 Stunden erwärmt. Das Li2O wird mit Co(NO3)2 in dem folgenden bevorzugten Verhältnis gemischt: Li2O : Co(NO3)2 = 1 : 2 The present invention includes a one-step thermal solid state process for producing lithium cobaltate, comprising uniformly mixing lithium oxide (Li 2 O) and cobalt nitrate (Co (NO 3 ) 2 ) in the solid state, adding a heat generating material such as urea or ammonium nitrate to the same Mixing and grinding the mixture, and heating the ground mixture at a temperature in the range of 650 to 700 ° C to obtain the desired lithium cobaltate. The ratio of the Li 2 O + Co (NO 3 ) 2 mixture and urea is preferably 1: 3. The ground mixture is heated in an oven for about 8 hours. The Li 2 O is mixed with Co (NO 3 ) 2 in the following preferred ratio: Li 2 O: Co (NO 3 ) 2 = 1: 2

Das Erwärmen wird vorzugsweise in einem elektrischen Ofen durchgeführt, wobei sämtliche verwendeten Materialien im Festkörperzustand vorliegen.The heating is preferably done in one electric oven carried out where all used materials in the solid state available.

Die folgende Reaktion tritt während des thermischen Verfahrens auf: Li2O + 2 Co(NO3)2 + 3(O) → 2LiCoO2 + 4NO2 + 2O2 The following reaction occurs during the thermal process: Li 2 O + 2 Co (NO 3 ) 2 + 3 (O) → 2LiCoO 2 + 4NO 2 + 2O 2

Die Umsetzung, wie sie festgestellt werden kann, folgt in einer einzelnen Stufe, und das Produkt wird durch Röntgenstrahlen-Diffraktometrie als Lithiumcobaltat bestätigt.The implementation as stated can be followed in a single step, and the product is made by X-ray diffractometry confirmed as lithium cobaltate.

Li2O als Festkörpermaterial wird mit Co(NO3)2 als Feststoff unter kontrollierten Bedingungen bei moderaten Temperaturen reagieren gelassen, was zu einer ziemlich sehr guten Probe einer Spinellstruktur führt, verwendbar als eine sehr gut interkalierende Kathode. Eine reine AR (analytisches Reagens)-Probe von Co(NO3)2 wird mittels einer reinen AR-Probe von Li2O in dem Molverhältnis von 2:1 derart gemischt, daß ein einheitliches Gemisch mit dem dreifachen Gewichtsprozentgehalt von Harnstoff gebildet wird. Um ein besseres homogenes Gemisch zu erhalten, wird dieses Gemisch mit doppeldestilliertem wasserfreiem DiEthylencarbonat (DEC) gut gemahlen. Dieses Gemisch wird auf 300°C erwärmt und anschließend auf 700°C für 5 Stunden kontinuierlich erhitzt, um Lithiumcobaltat (LiCoO2) zu ergeben, welches durch Röntgenstrukturanalyse belegt wird (1a).Li 2 O as a solid material is reacted with Co (NO 3 ) 2 as a solid under controlled conditions at moderate temperatures, which results in a fairly good sample of a spinel structure, usable as a very well intercalating cathode. A pure AR (analytical reagent) sample of Co (NO 3 ) 2 is mixed using a pure AR sample of Li 2 O in the molar ratio of 2: 1 so that a uniform mixture with three times the weight percent of urea is formed. In order to obtain a better homogeneous mixture, this mixture is ground well with double-distilled anhydrous polyethylene glycol (DEC). This mixture is heated to 300 ° C and then continuously heated to 700 ° C for 5 hours to give lithium cobaltate (LiCoO 2 ), which is confirmed by X-ray structure analysis ( 1a ).

Diese Umsetzung kann auch durch Ersetzen von Harnstoff durch Ammoniumnitrat durchgeführt werden. Li2O als Festkörpermaterial wird mit Co(NO3)2 als Feststoff unter kontrollierten Bedingungen bei moderaten Temperaturen reagieren gelassen, was zu einer ziemlich sehr guten Probe einer Spinellstruktur führt, verwendbar als eine sehr gut interkalierende Kathode. Eine reine Ar-Probe von Co(NO3)2 wird mit einer reinen Ar-Probe von Li2O in dem Molverhältnis von 2:1 derart gemischt, daß ein einheitliches Gemisch mit dem dreifachen Gewichtsprozentanteil von Ammoniumnitrat gebildet wird. Um ein besseres homogenes Gemisch zu erhalten, wird dieses Gemisch mit doppeldestilliertem wasserfreien Diethylencarbonat (DEC) gut ge mahlen. Dieses Gemisch wird auf 300°C erwärmt und anschließend auf 700°C für 5 Stunden kontinuierlich erhitzt, um Lithiumcobaltat (LiCoO2) zu ergeben, wie durch Röntgenstrukturanalyse belegt (1b).This reaction can also be carried out by replacing urea with ammonium nitrate. Li 2 O as a solid material is reacted with Co (NO 3 ) 2 as a solid under controlled conditions at moderate temperatures, which results in a fairly good sample of a spinel structure, usable as a very well intercalating cathode. A pure Ar sample of Co (NO 3 ) 2 is mixed with a pure Ar sample of Li 2 O in the molar ratio of 2: 1 so that a uniform mixture with three times the weight percent of ammonium nitrate is formed. To obtain a better homogeneous mixture, this mixture is ground well with double-distilled anhydrous diethylene carbonate (DEC). This mixture is heated to 300 ° C and then continuously heated to 700 ° C for 5 hours to give lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as evidenced by X-ray structure analysis ( 1b ).

Die folgenden Beispiele sind zur Erläuterung und sollten daher nicht zur Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden.The following examples are for explanation and should therefore not be used to limit the scope of the present Invention are interpreted.

Beispiel 1example 1

Herstellung von LiCoO2 Production of LiCoO 2

Li2O als Festkörpermaterial wird mit Co(NO3)2 als Feststoff unter kontrollierten Bedingungen bei moderaten Temperaturen reagieren gelassen, was zu einer ziemlich sehr guten Probe einer Spinellstruktur führt, verwendbar als eine sehr gut interkalierende Kathode. Eine reine Ar-Probe von Co(NO3)2 wird mit einer reinen Ar-Probe von: Li2O in dem Molverhältnis von 2:1 derart gemischt, daß ein einheitliches Gemisch mit dem dreifachen Gewichtsprozentanteil von Harnstoff gebildet wird. Um ein besseres homogenes Gemisch zu erhalten, wird dieses Gemisch mit doppeldestilliertem wasserfreien Diethylencarbonat (DEC) gut gemahlen. Dieses Gemisch wird auf 300°C für 3 Stunden erwärmt und anschließend auf 700°C für 5 Stunden kontinuierlich erhitzt, um Lithiumcobaltat (LiCoO2) zu ergeben, wie durch Röntgenstrukturanalyse belegt (1a).Li 2 O as a solid material is reacted with Co (NO 3 ) 2 as a solid under controlled conditions at moderate temperatures, which results in a fairly good sample of a spinel structure, usable as a very well intercalating cathode. A pure Ar sample of Co (NO 3 ) 2 is mixed with a pure Ar sample of: Li 2 O in the molar ratio of 2: 1 so that a uniform mixture with three times the weight percent of urea is formed. In order to obtain a better homogeneous mixture, this mixture is ground well with double distilled anhydrous diethylene carbonate (DEC). This mixture is heated to 300 ° C for 3 hours and then continuously heated to 700 ° C for 5 hours to give lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as demonstrated by X-ray structure analysis ( 1a ).

Beispiel 2Example 2

Herstellung von LiCoO2 Production of LiCoO 2

Li2O als Festkörpermaterial wird mit Co(NO3)2 als Feststoff unter kontrollierten Bedingungen bei moderaten Temperaturen reagieren gelassen, was zu einer ziemlich sehr guten Probe einer Spinellstruktur führt, verwendbar als eine sehr gut interkalierende Kathode. Eine reine Ar-Probe von Co(NO3)2 wird mit einer reinen Ar-Probe von Li2O in dem Molverhältnis von 2:1 derart gemischt, daß ein einheitliches Gemisch mit dem dreifachen Gewichtsprozentanteil von Ammoniumnitrat gebildet wird. Um ein besseres homogenes Gemisch zu erhalten, wird dieses Gemisch mit doppeldestilliertem wasserfreien Diethylencarbonat (DEC) gut gemahlen. Dieses Gemisch wird auf 300°C erwärmt und anschließend auf 700°C für 5 Stunden kontinuierlich erhitzt, um Lithiumcobaltat (LiCoO2) zu ergeben, wie durch Röntgenstrukturanalyse belegt (1b).Li 2 O as a solid material is reacted with Co (NO 3 ) 2 as a solid under controlled conditions at moderate temperatures, which results in a fairly good sample of a spinel structure, usable as a very well intercalating cathode. A pure Ar sample of Co (NO 3 ) 2 is mixed with a pure Ar sample of Li 2 O in the molar ratio of 2: 1 so that a uniform mixture with three times the weight percent of ammonium nitrate is formed. In order to obtain a better homogeneous mixture, this mixture is ground well with double distilled anhydrous diethylene carbonate (DEC). This mixture is heated to 300 ° C and then continuously heated to 700 ° C for 5 hours to give lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as evidenced by X-ray structure analysis ( 1b ).

Beispiel 3Example 3

Reines trockenes Li2O (analytisches Reagens) wurde mit reinem trockenen Co(NO3)2 in einem Molverhältnis von 1:2 mit Mörser und Pistille gemischt, und anschließend wurde das Gemisch weiter mit dem dreifachen Gewicht an Harnstoff gemischt und anschließend in einen elektrischen Ofen eingebracht. Dieses Gemisch wurde zunächst für 3 Stunden bei 300°C und anschließend bei 700°C für 5 Stunden erwärmt. Komponenten Zusammensetzungen Li2O 0,333 g Co(NO3)2 0,667 g Harnstoff 3,00 g Vorerwärmungstemperatur 300°C Endtemperatur 500°C Zeitdauer 8 Stunden Teilchengröße des Produkts 10-20 μm Natur des Produkts schwarz Ausbeute des Verfahrens >80% Pure dry Li 2 O (analytical reagent) was mixed with pure dry Co (NO 3 ) 2 in a molar ratio of 1: 2 with a mortar and pestle, and then the mixture was further mixed with three times the weight of urea and then in an electric Furnace introduced. This mixture was first heated at 300 ° C for 3 hours and then at 700 ° C for 5 hours. components compositions Li 2 O 0.333 g Co (NO 3 ) 2 0.667 g urea 3.00 g preheat 300 ° C final temperature 500 ° C time 8 hours Particle size of the product 10-20 μm Nature of the product black Yield of the process > 80%

Beispiel 4Example 4

Reines trockenes Li2O (analytisches Reagens) wurde mit reinem trockenen Co(NO3)2 in einem Molverhältnis von 1:2 mit Mörser und Pistille gemischt, und anschließend wurde das Gemisch weiter mit dem dreifachen Gewicht an Ammonium nitrat gemischt und anschließend in einen elektrischen Ofen eingebracht. Dieses Gemisch wurde zunächst für 3 Stunden bei 300°C und anschließend bei 700°C für 5 Stunden erwärmt. Komponenten Zusammensetzungen Li2O 0,333 g Co(NO3)2 0,667 g Ammoniumnitrat 3,00 g Vorerwärmungstemperatur 300°C Endtemperatur 700°C Zeitdauer 8 Stunden Teilchengröße des Produkts 10-20 μm Natur des Produkts schwarz Ausbeute des Verfahrens >80% Pure dry Li 2 O (analytical reagent) was mixed with pure dry Co (NO 3 ) 2 in a molar ratio of 1: 2 with a mortar and pestle, and then the mixture was further mixed with three times the weight of ammonium nitrate and then into one electric furnace introduced. This mixture was first heated at 300 ° C for 3 hours and then at 700 ° C for 5 hours. components compositions Li 2 O 0.333 g Co (NO 3 ) 2 0.667 g ammonium nitrate 3.00 g preheat 300 ° C final temperature 700 ° C time 8 hours Particle size of the product 10-20 μm Nature of the product black Yield of the process > 80%

ZusammenfassungSummary

  • 1. Lithiumoxid reagiert mit Co(NO3)2 in einem equimolaren Verhältnis von 1:2 unter Bildung von LiCoO2.1.Lithium oxide reacts with Co (NO 3 ) 2 in an equimolar ratio of 1: 2 to form LiCoO 2 .
  • 2. Harnstoff, Ammoniumnitrat und ähnliche wärmeerzeugenden Materialien können als ein selbst wärmeerzeugendes Material ohne große Änderung in der Ausbeute oder Produktzusammensetzung verwendet werden, und diese Materialien sind in der Bildung einer Spinellstruktur signifikant.2. urea, ammonium nitrate and similar heat generating materials can as a self-generating heat Material without much change used in the yield or product composition, and these materials are significant in the formation of a spinel structure.
  • 3. Die Bildungstemperatur liegt in dem Bereich von 650°C bis 700°C.3. The formation temperature is in the range from 650 ° C to 700 ° C.
  • 4. Die Wärmedauer beträgt nur etwa 8 Stunden.4. The heat duration is only about 8 hours.

Die Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung sind

  • 1. Es ist ein thermisches Einstufen-Festkörperverfahren.
  • 2. Li2O kann verwendet werden, um mit Co(NO3)2 unter Bildung von LiCoO2 als Hochkapazitätskathode zur Interkalation zu reagieren.
  • 3. Die Erwärmungsdauer beträgt nur etwa 8 Stunden, und daher kann eine beträchtliche Erwärmungsdauer eingespart werden.
The main advantages of the present invention are
  • 1. It is a one-step thermal solid state process.
  • 2. Li 2 O can be used to react with Co (NO 3 ) 2 to form LiCoO 2 as a high-capacity cathode for intercalation.
  • 3. The heating time is only about 8 hours, and therefore a considerable heating time can be saved.

ZusammenfassungSummary

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Lithiumcobaltat durch ein thermisches Einstufen-Festkörperverfahren bereit, umfassend das einheitliche Mischen von Lithiumoxid (Li2O) und Cobaltnitrat (Co(NO3)2) im Festkörperzustand, das Zugeben eines wärmeerzeugenden Materials zu dem Gemisch und das Mahlen des Gemisches sowie das Erwärmen des gemahlenen Gemisches bei einer Temperatur in dem Bereich von 650 bis 700°C unter Erhalten des gewünschten Lithiumcobaltats.The present invention provides a method for producing lithium cobaltate by a one-step thermal solid state process, comprising uniformly mixing lithium oxide (Li 2 O) and cobalt nitrate (Co (NO 3 ) 2 ) in the solid state, adding a heat-generating material to the mixture and grinding the mixture and heating the ground mixture at a temperature in the range of 650 to 700 ° C to obtain the desired lithium cobaltate.

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung von Lithiumcobaltat durch ein thermisches Einstufen-Festkörperverfahren, umfassend das einheitliche Mischen von Lithiumoxid (Li2O) und Cobaltnitrat (Co(NO3)2) im Festkörperzustand, das Zugeben eines wärmeerzeugenden Materials zu dem Gemisch und das Mahlen des Gemisches sowie das Erwärmen des gemahlenen Gemisches bei einer Temperatur in dem Bereich von 650 bis 700°C unter Erhalten des gewünschten Lithiumcobaltats.A process for producing lithium cobaltate by a one-step thermal solid state process comprising uniformly mixing lithium oxide (Li 2 O) and cobalt nitrate (Co (NO 3 ) 2 ) in the solid state, adding a heat-generating material to the mixture and grinding the mixture, and heating the milled mixture at a temperature in the range of 650 to 700 ° C to obtain the desired lithium cobaltate. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis des Li2O + Co(NO3)2-Gemisches und des wärmeerzeugenden Materials 1:3 beträgt.The method of claim 1, wherein the ratio of the Li 2 O + Co (NO 3 ) 2 mixture and the heat generating material is 1: 3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das gemahlene Gemisch in einem Ofen für etwa 8 Stunden erwärmt wird.The method of claim 1, wherein the milled mixture in an oven for is heated for about 8 hours. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Li2O mit Co(NO3)2 in einem Verhältnis von 1:2 gemischt wird.The method of claim 1, wherein the Li 2 O is mixed with Co (NO 3 ) 2 in a ratio of 1: 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wärmeerzeugende Material aus Harnstoff und Ammoniumnitrat ausgewählt ist.The method of claim 1, wherein the heat generating Material is selected from urea and ammonium nitrate. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein elektrischer Ofen zum Erwärmen verwendet wird.The method of claim 1, wherein an electrical Oven for heating is used. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die verwendeten Materialien sämtlich im Festkörperzustand vorliegen.The method of claim 1, wherein the used All materials in the solid state available. Verfahren nach Anspruch 1, wobei keine Nebenreaktionen stattfinden.The method of claim 1, wherein no side reactions occur.
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