DE112012004538T5 - Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft, Vorderantrieb sowie Herstellungsverfahren vom Material und Vorderantrieb - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vorderantrieb aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku. Die Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Anwendung vom Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku. Die Formel: Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2; Es besteht aus 3 Schichten. Davon: in interner Schicht des Vorderantriebs überschreitet der Inhalt von Co 1/3 und sind Inhalte von Ni und Mn gleich. Die Formel der internen Schicht: (Ni1/3-xCo1/3+2xMn1/3-x)(OH)2. Es gilt 0 < x ≤ 1/3. Inhalt von Co in externer Schicht ist 0~1/3 und Inhalte von Ni und Mn sind gleich. Die Formel der externen Schicht: (Ni0.5-yCo2yMn0.5-y)(OH)2. Es gilt 0 ≤ y < 1/6. Die mittlere Schicht des Vorderantriebs ist Übergang der Dichte der Materialien von interner und externer Schicht. Die Formel der Materialien aus 3 Elementen ist Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2. Die Partikel besteht aus interner, mittlerer und externer Schicht. Die Materialien aus 3 Elementen nach der Erfindung erhöht Stabilität der Zyklen, Erwärmung und Dichte bei Press. Somit wird Vorteil bei Verhältnis zwischen Kosten und Qualität optimiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Vorderantrieb aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku. Die Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Anwendung vom Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku. Die Formel: Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2; Es besteht aus 3 Schichten. Davon: in interner Schicht des Vorderantriebs überschreitet der Inhalt von Co 1/3 und sind Inhalte von Ni und Mn gleich. Die Formel der internen Schicht: (Ni1/3-xCo1/3+2xMn1/3-x)(OH)2. Es gilt 0 < x ≤ 1/3. Inhalt von Co in externer Schicht ist 0~1/3 und Inhalte von Ni und Mn sind gleich. Die Formel der externen Schicht: (Ni0.5-yCo2yMn0.5-y)(OH)2. Es gilt 0 ≤ y < 1/6. Die mittlere Schicht des Vorderantriebs ist Übergang der Dichte der Materialien von interner und externer Schicht. Die Formel der Materialien aus 3 Elementen ist Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2. Die Partikel besteht aus interner, mittlerer und externer Schicht. Die Materialien aus 3 Elementen nach der Erfindung erhöht Stabilität der Zyklen, Erwärmung und Dichte bei Press. Somit wird Vorteil bei Verhältnis zwischen Kosten und Qualität optimiert.
  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Anwendung vom Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku und besonders betrifft das Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku und den Vorderantrieb sowie Herstellung vom Material und Vorderantrieb.
  • Hintergrund
  • Energie ist eine Schlüsselfrage bei nachhaltiger Entwicklung von China. Suche und Entwicklung der ersetzbaren Energie gehören zur wichtigen Strategie von China. Lithium-Ion-Akku ist seit über 10 Jahren entwickelter Akku, der hohe Energie besitzt. Vorteil von diesem Akku sind hohe Spannung, hohe Energie, lange Zyklen sowie niedrige Verschmutzung. Zur Zeit ist der Akku als Schwerpunkt der Entwicklung der Energie von China bestimmt. Das Material vom positiven Pol ist wichtiger Bestandteil vom Lithium-Ion-Akku. Für diesen Bestandteil sind höchste Herstellungskosten erforderlich.
  • Als neues Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 haben Mn und Co eine Mitwirkung. Die komplexe elektrochemische Leistung ist besser als einzelne Komponente LiCoO2, LiNiO2 und LiMnO2. LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 besitzt stabile Struktur und Erwärmung. Die Herstellungskosten und Giftigkeit des Materials sind niedriger als LiCoO2. Deshalb ist anzunehmen, das Material aus 3 Komponenten das Material aus LiCoO2 für kleinen Lithium-Ion-Akku umfangreich ersetzen kann. Es ist wahrscheinlich, das Material als Bestandteil vom Antrieb-Akku für EV und HEV Lithium-Ion-Akku einzusetzen. Das Material gilt als Schwerpunkt der weltweiten Forschung bei Lithium-Ion-Akku.
  • Inhalt der Erfindung
  • Die Erfindung zielt darauf ab, ein Material mit geänderter Eigenschaft und einen Vorderantrieb für Forderung an Optimierung des Materials vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku anzubieten. Bei gleichen Herstellungskosten sind Stabilität der Zyklen und Erwärmung sowie Dichte bei Press durch Regelung der Bestandteile und Verbesserung der Verfahren zu erhöhen.
  • Außerdem zielt die Erfindung auch darauf ab, Herstellungsverfahren des oben genannten Materials aus 3 Komponenten mit geänderter Eigenschaft und des Vorderantriebs anzubieten. Durch die Herstellungsverfahren des Vorderantriebs des Materials vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku nach der Erfindung werden die Verfahren mit einfacher Salzlösung geändert. Am Anfang ist Anteil von Co erhöht. Somit wird Dichte der Struktur des Materials erhöht. Bei Änderung der Bestandteile der Salzlösung ist das Material nach ursprünglicher Struktur des Kristallbaus gebildet. Die Dichte wird somit erhöht. Gleichzeitig wird Geschwindigkeit der Wandlung der Lithium-Ionen innerhalb vom Material erhöht. Mit Erhöhung der Anteile von Mn und Ni wird Struktur von Ni0.5Mn0.5 gebildet. Somit wird die Stabilität von Zyklus und Erwärmung des Materials aus 3 Komponenten erhöht.
  • Für oben genannte Techniken bietet die Erfindung folgende Lösungen.
  • Die Erfindung betrifft einen Vorderantrieb aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku. Die Formel: Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2; Es besteht aus 3 Schichten. Davon: in interner Schicht des Vorderantriebs überschreitet der Inhalt von Co 1/3 und sind Inhalte von Ni und Mn gleich. Die Formel der internen Schicht: (Ni1/3-xCo1/3+2xMn1/3-x)(OH)2. Es gilt 0 < x ≤ 1/3. Inhalt von Co in externer Schicht ist 0~1/3 und Inhalte von Ni und Mn sind gleich. Die Formel der externen Schicht: (Ni0.5-yCo2yMn0.5-y)(OH)2. Es gilt 0 ≤ y < 1/6. Die mittlere Schicht des Vorderantriebs ist Übergang der Dichte der Materialien von interner und externer Schicht.
  • Die Erfindung betrifft die Herstellungsverfahren des Vorderantriebs aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku. Folgend sind konkrete Schritte.
    • a) Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn ist mit bestimmter Geschwindigkeit in Reaktionstopf einzugeben. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn ist (1/3 – x):(1/3 + 2x):(1/3 – x). Dafür gilt 0 < x ≤ 1/3. Mit Alkalilösung ist Niederschlag-Reaktion auszuführen, um Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu gewinnen. Die Formel vom Festkörper ist (Ni1/3-xCo1/3+2xMn1/3-x)(OH)2. Es gilt 0 < x ≤ 1/3. Somit wird die interne Schicht des Vorderantriebs gebildet.
    • b) Bei Eingeben der Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn und der Salzlösung B aus 3 Elementen Ni, Co und Mn ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit einzustellen, um pH-Wert in Reaktionstopf zwischen 10–12 bleiben zu halten. Bei weiterem Eingeben der Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn in den Reaktionstopf ist Geschwindigkeit um 100–1000 ml/h zu senken. Bei Eingeben der Salzlösung B aus 3 Elementen Ni, Co und Mn in den Reaktionstopf, deren Mol-Verhältnis gleich ist, ist Geschwindigkeit um 100–1000 ml/h zu erhöhen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn ist (0,5 – y):2y:(0,5 – y). Es gilt 0 ≤ y < 1/6. Somit wird die mittlere Schicht des Vorderantriebs gebildet, die der Übergang der Dichte von Elementen zwischen der internen und externen Schicht ermöglicht.
    • c) Bei Senkung der Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn bis 0 ist die Salzlösung B mit bestimmter Geschwindigkeit in den Reaktionstopf einzugeben. Somit wird die externe Schicht des Vorderantriebs gebildet, die die mittlere Schicht hüllt.
    • d) Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen, die bei Schritt c) gewonnen wird. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 60–200°C für 4–10 h auszuführen. Die Formel des gewonnenen Festkörpers ist (Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2. Der gesenkte Festkörper ist Vorderantrieb des Materials aus 3 Elementen. Die genannte Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn und Salzlösung B aus 3 Elementen Ni, Co und Mn haben gleiches Mol-Verhältnis. Das Verhältnis der Volumen im Reaktionstopf beträgt 1~10.
  • Die Erfindung betrifft das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku und den oben genannten Vorderantrieb.
  • Die Erfindung betrifft die Herstellungsverfahren des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku. Nach Zermahlen des Vorderantriebs ist er mit Lithium zu mischen. Danach ist die Mischung bei 300–1200°C für 8–30 h zu brennen. Somit ist das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft zu gewinnen.
  • Weitere Beschreibung: Vor allem ist Vorderantrieb des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach Anspruch 2 zu gewinnen, dessen Formel (Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2 ist. Der Vorderantrieb und Lithium sind nach Mol-Verhältnis von 1:1–1:1,2 zu mischen und die Mischung ist bei 300–1200°C für 8–30 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Material aus 3 Elementen durch Kühlen, Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • Im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren besitzt die Erfindung folgende Vorteile.
  • Das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft und der Vorderantrieb nach der Erfindung sind bei gleichen Herstellungskosten zu gewinnen. Formel des Vorderantriebs ist LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2, wobei die interne Struktur des Vorderantriebs geändert wird. Bei den Verfahren besitzen Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn und Salzlösung B aus 3 Elementen Ni, Co und Mn verschiedenen Anteile und Volumen. Im Vergleich mit LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 mit homogener Struktur hat das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft die Vorteile bei Kapazität der Entladung, hoher Dichte, besserer Stabilität der Zyklen und Sicherheit. Die Leistung der Materialien wird auch erhöht. Das Verhältnis zwischen Kosten und Qualität wird optimiert. Das Material eignet sich für Antrieb-Akku.
  • Abbildungen
  • XRD Darstellung der Ausführung 1 und des Verhältnisses 1 des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach der Erfindung.
  • Kurve der ersten Entladung der Ausführung 1 und des Verhältnisses 1 des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach der Erfindung.
  • Kurve der Zyklen von 3,0–4,3 V der Ausführung 1 und des Verhältnisses 1 des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach der Erfindung.
  • Kurve der Zyklen von 3,0–4,5 V der Ausführung 1 und des Verhältnisses 1 des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach der Erfindung.
  • Elektronenmikroskopaufnahme der Ausführung 2 des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach der Erfindung.
  • Elektronenmikroskopaufnahme des Verhältnisses 2.
  • DSC Darstellung der Ausführung 2 und des Verhältnisses 2 des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach der Erfindung.
  • Ausführung
  • Folgend ist die Erfindung durch die konkreten Ausführungen zu beschreiben. Die beispielhaften Ausführungen dienen nur zum leichten Verständnis und dürfen die Erfindung nicht beschränken.
  • Verhältnis 1:
  • 27,5 L Salzlösung aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 1:1:1.
  • Die Salzlösung ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h in den Reaktionstopf einzugeben, dessen Drehungsgeschwindigkeit 200 rps beträgt. Gleichzeitig ist 6 M Lösung von NaOH einzugeben. Dabei ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu berücksichtigen. Der pH-Wert ist 10–11. Nach 27,5 h ist Salzlösung vollständig in den Reaktionstopf einzugeben. Die Herstellung des Vorderantriebs ist beendet. Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 100°C für 10 h auszuführen. Der Vorderantrieb und Li2CO3 sind nach Mol-Verhältnis von 1:1.05 zu mischen und die Mischung ist bei 900°C für 10 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Material LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft durch Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • Ausführung 1:
  • 25 L Salzlösung A aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0.315:0.37:0.315. 2,5 L Salzlösung B aus Ni und Mn mit Konzentration von 2 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Mn beträgt 0,5:0,5.
  • Die Salzlösung A ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h in den Reaktionstopf einzugeben, dessen Drehungsgeschwindigkeit 200 rps beträgt. Gleichzeitig ist 6 M Lösung von NaOH einzugeben. Dabei ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu berücksichtigen. Der pH-Wert ist durch Online-pH-Steuergerät bei 10–11 zu halten. Nach 24 h Reaktion ist die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung A um 0,5 L/h zu senken. Die die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung B ist um 0,5 L/h zu erhöhen. Nach 2 h wird Salzlösung A vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Salzlösung B ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h vollständig in den Reaktionstopf einzugeben. Nach 1,5 h wird Salzlösung B vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 100°C für 10 h auszuführen. Die Formel des hergestellten Vorderantriebs ist Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2. Der Vorderantrieb und Li2CO3 sind nach Mol-Verhältnis von 1:1,05 zu mischen und die Mischung ist bei 900°C für 10 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft durch Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • zeigt lineare Schärfe der XRD Darstellung der Ausführung 1 und des Verhältnisses 1. Bei Vergleich der beiden Kurven ist kein anderer Gipfel zu finden. Dies bedeutet, dass Struktur der Schichte des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft der Ausführung 1 gebildet. Bei Ausführung 1 und Verhältnis 1 beträgt die Dichte jeweils 2.48 g/cm3 und 2.40 g/cm3. Im Vergleich mit Material aus 3 Elementen mit homogener Struktur wird die Dichte des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft erhöht. Beim Einsatz für 2032 knopfförmigen Akku erreicht es 3,0–4,3 V 0,2C. Kapazitäten erster Entladung betragen jeweils 159,1 mAh/g und 161,8 mAh/g. Wie gezeigt wird, dass nach 3,0–4,3 V 1C erster Entladung verbliebene Kapazitäten jeweils 89,43% und 84,08% betragen. Wie gezeigt wird, dass nach 3,0–4,5 V 1C 100 Zyklen verbliebene Kapazitäten jeweils 86,81% und 80,18% betragen.
  • Die oben genannten Daten zeigen, dass im Vergleich Material mit homogener Struktur das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft bei Ausführung 1 eine Abweichung von 2,7 mAh/g bei erstem Zyklus hat. Andere Leistung ist gleich wie bei Material mit homogener Struktur.
  • Verhältnis 2:
  • Die Salzlösung ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h in den Reaktionstopf einzugeben, dessen Drehungsgeschwindigkeit 200 rps beträgt. Gleichzeitig ist 6 M Lösung von NaOH einzugeben. Dabei ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu berücksichtigen. Der pH-Wert ist 10–11. Nach 25 h ist Reaktion der Salzlösung vollständig ausgeführt. Die Herstellung des Vorderantriebs ist beendet. Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 100°C für 10 h auszuführen. Der Vorderantrieb und Li2CO3 sind nach Mol-Verhältnis von 1:1.05 zu mischen und die Mischung ist bei 900°C für 10 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Material LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft durch Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • Ausführung 2:
  • 20 L Salzlösung A aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0,29:0,42:0,29. 5 L Salzlösung B aus Ni und Mn mit Konzentration von 2 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Mn beträgt 0,5:0,5.
  • Die Salzlösung A ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h in den Reaktionstopf einzugeben, dessen Drehungsgeschwindigkeit 200 rps beträgt. Gleichzeitig ist 6 M Lösung von NaOH einzugeben. Dabei ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu berücksichtigen. Der pH-Wert ist durch Online-pH-Steuergerät bei 10–11 zu halten. Nach 19 h Reaktion ist die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung A um 1 L/h zu senken. Die die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung B ist um 0,5 L/h zu erhöhen. Nach 2 h wird Salzlösung A vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Salzlösung B ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h vollständig in den Reaktionstopf einzugeben. Nach 4 h wird Salzlösung B vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Herstellung des Vorderantriebs ist beendet. Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 100°C für 10 h auszuführen. Der Vorderantrieb und Li2CO3 sind nach Mol-Verhältnis von 1:1,05 zu mischen und die Mischung ist bei 900°C für 10 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft durch Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • Die Dichte des Materials bei Ausführung 2 und Verhältnis 2 beträgt jeweils 2,55 g/cm3 und 2,38 g/cm3. Im Vergleich mit Material aus 3 Elementen mit homogener Struktur wird die Dichte des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft erhöht. Beim Einsatz für 2032 knopfförmigen Akku erreicht es 3,0–4,3 V 0,1C. Kapazitäten erster Entladung betragen jeweils 154,7 mAh/g und 161 mAh/g. Nach 3,0–4,3 V 1C 200 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 91,05% und 84,52. Nach 3,0–4,5 V 1C 100 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 88,93% und 80,54%. Die Temperaturen 4,3 VDSC betragen jeweils 286°C und 277°C. Die und zeigen Elektronenmikroskopaufnahme der Ausführung 2 und des Verhältnisses 2. ist DSC Darstellung der Ausführung 2 und des Verhältnisses 2.
  • Ausführung 3:
  • 20 L Salzlösung A aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0,3:0,4:0,3. 5 L Salzlösung B aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0,45:0,1:0,45.
  • Die Salzlösung A ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h in den Reaktionstopf einzugeben, dessen Drehungsgeschwindigkeit 200 rps beträgt. Gleichzeitig ist 6 M Lösung von NaOH einzugeben. Dabei ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu berücksichtigen. Der pH-Wert ist durch Online-pH-Steuergerät bei 10–11 zu halten. Nach 19,5 h Reaktion ist die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung A um 0,1 L/h zu senken. Die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung B ist um 0,1 L/h zu erhöhen. Nach 5 h wird Salzlösung A vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Salzlösung B ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h vollständig in den Reaktionstopf einzugeben. Nach 4,5 h wird Salzlösung B vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Herstellung des Vorderantriebs ist beendet. Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 200°C für 4 h auszuführen. Der Vorderantrieb und Li2CO3 sind nach Mol-Verhältnis von 1:1,05 zu mischen und die Mischung ist bei 900°C für 10 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft durch Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • Die Dichte des Materials bei Ausführung 3 und Verhältnis 2 beträgt jeweils 2,52 g/cm3 und 2,38 g/cm3. Im Vergleich mit Material aus 3 Elementen mit homogener Struktur wird die Dichte des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft erhöht. Beim Einsatz für 2032 knopfförmigen Akku erreicht es 3,0–4,3 V 0,1C. Kapazitäten erster Entladung betragen jeweils 158,9 mAh/g und 161 mAh/g. Nach 3,0–4,3 V 1C 200 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 89,79% und 84,52%. Nach 3,0–4,5 V 1C 100 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 87,04% und 80,54%. Die Temperaturen 4,3 VDSC betragen jeweils 284°C und 277°C.
  • Ausführung 4:
  • 17,5 L Salzlösung A aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2,7 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0,262:0,476:0,262. 7,5 L Salzlösung B aus Ni und Mn mit Konzentration von 2,7 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Mn beträgt 0,5:0,5.
  • Die Salzlösung A ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h in den Reaktionstopf einzugeben, dessen Drehungsgeschwindigkeit 1000 rps beträgt. Gleichzeitig ist 6 M Lösung von NaOH einzugeben. Dabei ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu berücksichtigen. Der pH-Wert ist durch Online-pH-Steuergerät bei 10–11 zu halten. Nach 16,5 h Reaktion ist die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung A um 1 L/h zu senken. Die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung B ist um 1 L/h zu erhöhen. Nach 2 h wird Salzlösung A vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Salzlösung B ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h vollständig in den Reaktionstopf einzugeben. Nach 6 h wird Salzlösung B vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Herstellung des Vorderantriebs ist beendet. Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 100°C für 10 h auszuführen. Der Vorderantrieb und Li2CO3 sind nach Mol-Verhältnis von 1:1,05 zu mischen und die Mischung ist bei 900°C für 10 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft durch Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • Die Dichte des Materials bei Ausführung 4 und Verhältnis 2 beträgt jeweils 2,55 g/cm3 und 2,38 g/cm3. Im Vergleich mit Material aus 3 Elementen mit homogener Struktur wird die Dichte des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft erhöht. Beim Einsatz für 2032 knopfförmigen Akku erreicht es 3,0–4,3 V 0,1C. Kapazitäten erster Entladung betragen jeweils 151,3 mAh/g und 161 mAh/g. Nach 3,0–4,3 V 1C 200 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 92,18% und 84,52%. Nach 3,0–4,5 V 1C 100 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 90,93% und 80,54%. Nach 3,0–4,3 V 1C 50 Zyklen unter 55°C betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 87,05% und 84,13%. Die Temperaturen 4,3 VDSC betragen jeweils 288°C und 277°C. Erwärmungen betragen jeweils 539,5 J/g und 554,9 J/g.
  • Ausführung 5:
  • 17,5 L Salzlösung A aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2,7 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0,27:0,46:0,27. 7,5 L Salzlösung B aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2,7 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0,45:0,1:0,45.
  • Die Salzlösung A ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h in den Reaktionstopf einzugeben, dessen Drehungsgeschwindigkeit 200 rps beträgt. Gleichzeitig ist 6 M Lösung von NaOH einzugeben. Dabei ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu berücksichtigen. Der pH-Wert ist durch Online-pH-Steuergerät bei 10–11 zu halten. Nach 16,5 h Reaktion ist die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung A um 1 L/h zu senken. Die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung B ist um 0,5 L/h zu erhöhen. Nach 2 h wird Salzlösung A vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Salzlösung B ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h vollständig in den Reaktionstopf einzugeben. Nach 6,5 h wird Salzlösung B vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Herstellung des Vorderantriebs ist beendet. Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 60°C für 10 h auszuführen. Der Vorderantrieb und Li2CO3 sind nach Mol-Verhältnis von 1:1.05 zu mischen und die Mischung ist bei 300°C für 4 h bzw. bei 1000°C für 20 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft durch Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • Die Dichte des Materials bei Ausführung 5 und Verhältnis 2 beträgt jeweils 2,55 g/cm3 und 2,38 g/cm3. Im Vergleich mit Material aus 3 Elementen mit homogener Struktur wird die Dichte des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft erhöht. Beim Einsatz für 2032 knopfförmigen Akku erreicht es 3,0–4,3 V 0,1C. Kapazitäten nach erster Entladung betragen jeweils 154,5 mAh/g und 161 mAh/g. Nach 3,0–4,3 V 1C 200 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 90,11% und 84,52%. Nach 3,0–4,5 V 1C 100 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 87,79% und 80,54%. Nach 3,0–4,3 V 1C 50 Zyklen unter 55°C betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 88,15% und 84,13%. Die Temperaturen 4,3 VDSC betragen jeweils 287°C und 277°C.
  • Ausführung 6:
  • 16 L Salzlösung A aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0,29:0,42:0,29. 9 L Salzlösung B aus Ni, Co und Mn mit Konzentration von 2,7 M ist herzustellen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn beträgt 0,4:0,2:0,4.
  • Die Salzlösung A ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h in den Reaktionstopf einzugeben, dessen Drehungsgeschwindigkeit 200 rps beträgt. Gleichzeitig ist 6 M Lösung von NaOH einzugeben. Dabei ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit zu berücksichtigen. Der pH-Wert ist durch Online-pH-Steuergerät bei 10–11 zu halten. Nach 14 h Reaktion ist die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung A um 1 L/h zu senken. Die Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung B ist um 0,25 L/h zu erhöhen. Nach 4 h wird Salzlösung A vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Salzlösung B ist mit Geschwindigkeit von 1 L/h vollständig in den Reaktionstopf einzugeben. Nach 7 h wird Salzlösung B vollständig in den Reaktionstopf eingegeben. Die Herstellung des Vorderantriebs ist beendet. Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 150°C für 8 h auszuführen. Der Vorderantrieb und Li2CO3 sind nach Mol-Verhältnis von 1:1,05 zu mischen und die Mischung ist bei 1200°C für 8 h in Muffel zu brennen. Danach ist das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft durch Zermahlen und Filter zu gewinnen.
  • Die Dichte des Materials bei Ausführung 6 und Verhältnis 2 beträgt jeweils 2,55 g/cm3 und 2,38 g/cm3. Im Vergleich mit Material aus 3 Elementen mit homogener Struktur wird die Dichte des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft erhöht. Beim Einsatz für 2032 knopfförmigen Akku erreicht es 3,0–4,3 V 0,1C. Kapazitäten nach erster Entladung betragen jeweils 158,9 mAh/g und 161 mAh/g. Leistungen des Materials 1C und 2C betragen jeweils 150,5 mAh/g, 144,7 mAh/g und 146 mAh/g, 136 mAh/g. Leistung bei Ausführung 6 ist deutlich besser als bei Ausführung 2. Nach 3,0–4,3 V 1C 200 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 90,2% und 84,52%. Nach 3,0–4,5 V 1C 100 Zyklen betragen verbliebene Kapazitäten jeweils 88,59% und 80,54%. Die Temperaturen 4,3 VDSC betragen jeweils 287,5°C und 277°C.
  • Wie oben genannt wird, dass die Erfindung einen Vorderantrieb aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku betrifft. Die Formel: Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2; Es besteht aus 3 Schichten. Davon: in interner Schicht des Vorderantriebs überschreitet der Inhalt von Co 1/3 und sind Inhalte von Ni und Mn gleich. Die Formel der internen Schicht: (Ni1/3Co1/3+2xMn1/3-x)(OH)2. Es gilt 0 < x ≤ 1/3. Inhalt von Co in externer Schicht ist 0~1/3 und Inhalte von Ni und Mn sind gleich. Die Formel der externen Schicht: (Ni0,5-yCo2yMn0,5-y)(OH)2. Es gilt O ≤ y < 1/6. Die mittlere Schicht des Vorderantriebs ist Übergang der Dichte der Materialien von interner und externer Schicht. Die Formel des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft ist Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2. Die Partikel besteht aus interner, mittlerer und externer Schicht. Inhalt von Co in interner Schicht ist relativ hoch und die Inhalte von Ni und Mn sind gleich. Inhalt von Co in externer Schicht ist relativ niedrig und die Inhalte von Ni und Mn sind gleich. Die mittlere Schichte bildet einen Übergang der Dichte zwischen interner und externer Schicht. Bei Herstellung des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft ist Niederschlag des Materials einzusetzen, wobei die Auslegung und Herstellung auf 2 Stufen auszuführen sind. Der hergestellte Vorderantrieb und Lithium sind zu mischen und zu brennen. Danach ist das Material aus 3 Elementen durch Kühlen zu gewinnen. Im Vergleich zum Material LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 mit homogener Struktur besitzt das Material LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 mit nicht homogener Struktur die ähnliche Kapazität der Entladung. Außerdem besitzt das Material höhere Dichte, Stabilität der Zyklen und Sicherheit. Die Leistung des Materials wird auch erhöht. Die Vorteile sind deutlich und es eignet sich für Einsatz für Antrieb-Akku.
  • Im Zusammenhang mit den Abbildungen ist die Erfindung beschrieben. Die beispielhaften Ausführungen dürfen die Erfindung nicht beschränken und dienen nur als Erklärung. Die Techniker in diesem Gebiet können unter Hinweis der Erfindung die Varianten ausleiten, die zum Schutzbereich der Erfindung gehören.

Claims (7)

  1. Ein Vorderantrieb aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku, dadurch gekennzeichnet, dass die Formel Ni1/3Co1/3Mn1/3(OH)2 ist. Es besteht aus 3 Schichten. Davon: In interner Schicht des Vorderantriebs überschreitet der Inhalt von Co 1/3 und sind Inhalte von Ni und Mn gleich. Die Formel der internen Schicht: (Ni1/3-xCo1/3+2xMn1/3-x)(OH)2. Es gilt 0 < x ≤ 1/3. Inhalt von Co in externer Schicht ist 0~1/3 und Inhalte von Ni und Mn sind gleich. Die Formel der externen Schicht: (Ni0.5-yCo2yMn0.5-y)(OH)2. Es gilt 0 ≤ y < 1/6. Die mittlere Schicht des Vorderantriebs ist Übergang der Dichte der Materialien von interner und externer Schicht.
  2. Die Herstellungsverfahren des Vorderantriebs aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte vorzunehmen sind. a) Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn ist mit bestimmter Geschwindigkeit in Reaktionstopf einzugeben. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn ist (1/3 – x):(1/3 + 2x):(1/3 – x). Dafür gilt 0 < x ≤ 1/3. Mit Alkalilösung ist Niederschlag-Reaktion auszuführen, um Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu gewinnen. Die Formel vom Festkörper ist (Ni1/3-xCo1/3+2xMn1/3 -x)(OH)2. Es gilt 0 < x ≤ 1/3. Somit wird die interne Schicht des Vorderantriebs gebildet. b) Bei Eingeben der Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn und der Salzlösung B aus 3 Elementen Ni, Co und Mn ist Geschwindigkeit der Flüssigkeit einzustellen, um pH-Wert in Reaktionstopf zwischen 10–12 bleiben zu halten. Bei weiterem Eingeben der Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn in den Reaktionstopf ist Geschwindigkeit um 100–1000 ml/h zu senken. Bei Eingeben der Salzlösung B aus 3 Elementen Ni, Co und Mn in den Reaktionstopf, deren Mol-Verhältnis gleich ist, ist Geschwindigkeit um 100–1000 ml/h zu erhöhen. Das Mol-Verhältnis von Ni:Co:Mn ist (0,5 – y):2y:(0,5 – y). Es gilt 0 ≤ y < 1/6. Somit wird die mittlere Schicht des Vorderantriebs gebildet, die der Übergang der Dichte von Elementen zwischen der internen und externen Schicht ermöglicht. c) Bei Senkung der Geschwindigkeit der Eingabe der Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn bis 0 ist der Salzlösung B mit bestimmter Geschwindigkeit in den Reaktionstopf einzugeben. Somit wird die externe Schicht des Vorderantriebs gebildet, die die mittlere Schicht hüllt. d) Durch Zentrifugalfilterung ist Mischung von Festkörper und Flüssigkeit zu trennen, die bei Schritt c) gewonnen wird. Durch Waschen ist neutrale Position zu erreichen. Dann ist Trocknen bei 60–200°C für 4–10 h auszuführen. Die Formel des gewonnenen Festkörpers ist (Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2. Der gesenkte Festkörper ist Vorderantrieb aus Material aus 3 Elementen.
  3. Herstellungsverfahren des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Salzlösung A aus 3 Elementen Ni, Co und Mn und Salzlösung B aus 3 Elementen Ni, Co und Mn gleiches Mol-Verhältnis haben. Das Verhältnis der Volumen im Reaktionstopf beträgt 1~10.
  4. Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku, dadurch gekennzeichnet, dass das Material den genannten Vorderantrieb nach Anspruch 1 besitzt.
  5. Herstellungsverfahren des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft für Material vom positiven Pol vom Lithium-Ion-Akku, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach Anspruch 4 dadurch herzustellen ist, dass der Vorderantrieb nach Verfahren nach Anspruch 1 und 2 herzustellen ist. Danach ist der Vorderantrieb mit Lithium zu mischen. Die Mischung ist unter 300–1200°C für 8–30 h zu brennen, um Material mit 3 Elementen zu bilden.
  6. Herstellungsverfahren des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Lithium Li2CO3 oder LiOH ist.
  7. Herstellungsverfahren des Materials aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Schritte vorzunehmen sind. Nach Herstellungsverfahren des Vorderbetriebs nach Anspruch 2 ist Festkörper des Vorderbetriebs aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft zu gewinnen, dessen Formel (Ni1/3Co1/3Mn1/3)(OH)2 ist. Der Vorderbetrieb ist mit Lithium nach Mol-Verhältnis von 1:1–1:1,2 zu mischen. Die Mischung ist unter 300–1200°C für 8–30 h in Muffel zu brennen. Durch Kühlung, Zermahlen und Filter ist das Material aus 3 Elementen mit geänderter Eigenschaft zu gewinnen.
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