RU2615697C1 - METHOD FOR PRODUCING CATHODE MATERIAL BASED ON SYSTEM Li2FeSiO4 - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING CATHODE MATERIAL BASED ON SYSTEM Li2FeSiO4 Download PDFInfo
- Publication number
- RU2615697C1 RU2615697C1 RU2015154824A RU2015154824A RU2615697C1 RU 2615697 C1 RU2615697 C1 RU 2615697C1 RU 2015154824 A RU2015154824 A RU 2015154824A RU 2015154824 A RU2015154824 A RU 2015154824A RU 2615697 C1 RU2615697 C1 RU 2615697C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fesio
- powder
- aerosil
- hours
- cathode material
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/34—Silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/16—Metallic particles coated with a non-metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0009—Forming specific nanostructures
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/32—Alkali metal silicates
-
- 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
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- 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
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
-
- 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
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
-
- 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
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2302/00—Metal Compound, non-Metallic compound or non-metal composition of the powder or its coating
- B22F2302/25—Oxide
- B22F2302/256—Silicium oxide (SiO2)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнической области и может быть использовано в аккумуляторных батареях транспортных и космических систем с улучшенными удельными характеристиками.The invention relates to the electrical field and can be used in storage batteries of transport and space systems with improved specific characteristics.
Известен способ получения композиционного катодного материала Li2FeSiO4/графена гидротермальным методом. В качестве начальных компонентов использовали растворы Fe(NO3)3⋅9H2O, тетраэтилортосиликата и LiOH⋅2H2O в этиленгликоле, их смешивали, получая темно-зеленый коллоидный раствор, который помещали в автоклав и выдерживали там при температуре 200°C в течение 6 дней. Для получения композиционного материала Li2FeSiO4/графен, взяли 0.3 г полученного порошка Li2FeSiO4 и гомогенно распределили в 30 мл воды с добавлением 0.03 г PVP и 0.03 г графена. Полученную суспензию высушили путем заморозки, а затем провели термическую обработку в течение определенного времени в атмосфере аргона [Наностержни Li2FeSiO4 соединенные с графеном для аккумуляторов с высокими характеристиками // J. Mater. Chem. A, 2015, 3, стр. 9601-9608].A known method of obtaining a composite cathode material Li 2 FeSiO 4 / graphene hydrothermal method. Solutions of Fe (NO 3 ) 3 ⋅ 9H 2 O, tetraethylorthosilicate, and LiOH и 2H 2 O in ethylene glycol were used as initial components, they were mixed to obtain a dark green colloidal solution, which was placed in an autoclave and kept there at a temperature of 200 ° C in within 6 days. To obtain a composite material Li 2 FeSiO 4 / graphene, 0.3 g of the obtained Li 2 FeSiO 4 powder was taken and homogeneously distributed in 30 ml of water with the addition of 0.03 g of PVP and 0.03 g of graphene. The resulting suspension was dried by freezing, and then heat treated for a certain time in an argon atmosphere [Li 2 FeSiO 4 nanorods connected with graphene for high-performance batteries // J. Mater. Chem. A, 2015, 3, pp. 9601-9608].
Недостатками способа является многостадийность процесса, сложность в получении бездефектной структуры и чистого химического состава, длительность выдержки в автоклаве, низкая циклическая стабильность полученного материала, а также низкая удельная поверхность полученного порошка.The disadvantages of the method are the multi-stage process, the difficulty in obtaining a defect-free structure and a pure chemical composition, the duration of exposure in an autoclave, low cyclic stability of the obtained material, as well as low specific surface area of the obtained powder.
Известен способ получения пористых микросфер системы Li2FeSiO4/C с использованием технологии спрейной сушки. В качестве начальных компонентов используют порошок железа и лимонную кислоту, которые перемешивают в деионизованной воде. После тщательного перемешивания в раствор добавляют источник кремния и распыляют в спрейной сушке при температуре 108°C. В результате получается порошок зеленого цвета. Зеленый порошок термообрабатывают в трубчатой горизонтальной печи в потоке Ar при температуре 700°C в течение 10 ч, для того чтобы получить конечное соединение Li2FeSiO4/C [Получение и характеризация пористых микросфер системы Li2FeSiO4/C с использованием технологии спрейной сушки // Int. J. Electrochem. Sci., 10, 2015, стр. 4453-4460].A known method of producing porous microspheres of the Li 2 FeSiO 4 / C system using spray drying technology. As initial components, iron powder and citric acid are used, which are mixed in deionized water. After thorough mixing, a silicon source is added to the solution and sprayed in a spray dryer at a temperature of 108 ° C. The result is a green powder. The green powder is heat treated in a horizontal tubular furnace in an Ar stream at a temperature of 700 ° C for 10 h in order to obtain the final compound Li 2 FeSiO 4 / C [Preparation and characterization of porous microspheres of the Li 2 FeSiO 4 / C system using spray drying technology // Int. J. Electrochem. Sci., 10, 2015, pp. 4453-4460].
Недостатками способа является многостадийность процесса, сложность в получении бездефектной структуры и чистого химического состава, сложность поддержания нужной кислотности раствора во время синтеза, низкая удельная емкость полученного катодного порошка, низкая удельная поверхность получаемого порошка.The disadvantages of the method are the multi-stage process, the difficulty in obtaining a defect-free structure and pure chemical composition, the difficulty of maintaining the desired acidity of the solution during synthesis, low specific capacity of the obtained cathode powder, low specific surface of the obtained powder.
Известен способ получения катодного материала Li2FeSiO4/C путем проведения твердофазной реакции в вакууме, выбранный за прототип [Морфология и электрические свойства системы Li2FeSiO4/C, полученной путем проведения твердофазной реакции в вакууме // Materials Chemistry and Physics, 139, 2013, стр. 550-556]. Для получения порошка системы Li2FeSiO4/C в качестве начальных компонентов использовали SiO2, LiCH3COO⋅2H2O и FeC2O4⋅2H2O, все компоненты брали в стехиометрическом соотношении. Вначале все начальные компоненты перемешали в агатовой ступке, далее в качестве источника углерода взяли глюкозу и также интенсивно перемешали. Затем полученную смесь термообработали в течение 10 часов при температуре 650°C в вакууме, давление составляло 0.1 МПа.A known method of producing a cathode material Li 2 FeSiO 4 / C by conducting a solid-phase reaction in vacuum, selected as the prototype [Morphology and electrical properties of the system Li 2 FeSiO 4 / C obtained by conducting a solid-phase reaction in vacuum // Materials Chemistry and Physics, 139, 2013, pp. 550-556]. To obtain the powder of the Li 2 FeSiO 4 / C system, SiO 2 , LiCH 3 COO⋅2H 2 O and FeC2O4⋅2H2O were used as initial components, all components were taken in a stoichiometric ratio. Initially, all the initial components were mixed in an agate mortar, then glucose was taken as a carbon source and also intensively mixed. Then, the resulting mixture was heat treated for 10 hours at a temperature of 650 ° C in vacuum, the pressure was 0.1 MPa.
Недостатками способа является сложность в получении бездефектной структуры и чистого химического состава, низкая удельная емкость полученного катодного порошка, низкая удельная поверхность получаемого порошка, а также неравномерное распределение химического состава по объему.The disadvantages of the method are the difficulty in obtaining a defect-free structure and pure chemical composition, low specific capacity of the obtained cathode powder, low specific surface area of the obtained powder, as well as an uneven distribution of the chemical composition by volume.
Задачей изобретения является получение катодного порошкового материала на основе системы Li2FeSiO4 с высокой удельной поверхностью и высокой удельной емкостью, равномерным распределением химического состава по объему и бездефектной кристаллической структурой.The objective of the invention is to obtain a cathode powder material based on the Li 2 FeSiO 4 system with a high specific surface and high specific capacity, uniform distribution of chemical composition throughout the volume and defect-free crystal structure.
Для решения поставленной задачи предложен способ получения катодного порошкового материала на основе соединения Li2FeSiO4. В качестве начального компонента выбирали наноразмерный порошок аэросила (SiO2) с удельной поверхностью 350-380 м2/г, далее помещали порошок в установку для нанесения тонких пленок методом молекулярного наслаивания и проводили сушку в вакууме в течение 1-3 часов. После сушки поочередно наносили тонкие пленки оксида железа и оксида лития на порошок до достижения стехиометрического состава Li2FeSiO4, толщины оксида железа и оксида лития варьировали от 1-3 нм. Далее проводили диффузионное перемешивание полученного состава Li2FeSiO4 при температуре от 300°C до 500°C в течение 8-15 часов для формирования гомогенной бездефектной структуры Li2FeSiO4.To solve this problem, a method for producing a cathode powder material based on the compound Li 2 FeSiO 4 is proposed. As the initial component, nanosized aerosil powder (SiO 2 ) with a specific surface area of 350-380 m 2 / g was selected, then the powder was placed in the installation for thin films deposition by molecular layering and drying was carried out in vacuum for 1-3 hours. After drying, thin films of iron oxide and lithium oxide were alternately applied to the powder until the stoichiometric composition of Li 2 FeSiO 4 was reached; the thickness of iron oxide and lithium oxide varied from 1-3 nm. Next, diffusion mixing of the obtained composition of Li 2 FeSiO 4 was carried out at a temperature of 300 ° C to 500 ° C for 8-15 hours to form a homogeneous defect-free structure of Li 2 FeSiO 4 .
При использовании в качестве начального компонента аэросила готовый материал Li2FeSiO4 имеет удельную емкость порядка 300 м2/г, что позволяет значительно увеличить коэффициент диффузии ионов лития из объема катодного материала, что в свою очередь значительно увеличивает удельную емкость. При достижении стехиометрического состава системы Li2FeSiO4 путем нанесения тонких пленок оксида железа и оксида лития на аэросил использована технология молекулярного наслаивания [Атомно-слоевое осаждение: от прекурсоров до тонких пленок // Thin solid films, 2002, 409, стр. 138-146]. Перед запуском процесса молекулярного наслаивания требуется удалить всю влагу из объема аэросила для обеспечения наилучшей конформности покрытий, для чего проводят сушку. В основе метода молекулярного наслаивания лежит прохождение самоконтролируемой гетерогенной реакции, которая позволяет получать бездефектные пленки оксидных систем равномерно на всей поверхности аэросила, что приводит к получению равномерной бездефектной структуры с равномерным распределением химических элементов по объему получаемого катодного материала. Во время нанесения тонких пленок их толщину варьировали от 1-3 нм, величины толщин такого порядка позволяют уже при невысоких температурах от 300 до 500°C производить диффузионное перемешивание химических элементов по объему, вследствие чего происходит образование кристаллической структуры системы Li2FeSiO4 с различными параметрами решетки.When used as an initial component of aerosil, the finished material Li 2 FeSiO 4 has a specific capacity of the order of 300 m 2 / g, which can significantly increase the diffusion coefficient of lithium ions from the volume of the cathode material, which in turn significantly increases the specific capacity. To achieve the stoichiometric composition of the Li 2 FeSiO 4 system by applying thin films of iron oxide and lithium oxide to aerosil, molecular layering technology was used [Atomic layer deposition: from precursors to thin films // Thin solid films, 2002, 409, p. 138-146 ]. Before starting the molecular layering process, it is required to remove all moisture from the aerosil volume to ensure the best conformity of the coatings, for which drying is carried out. The molecular layering method is based on the passage of a self-controlled heterogeneous reaction, which allows one to obtain defect-free films of oxide systems uniformly on the entire surface of the aerosil, which leads to a uniform defect-free structure with a uniform distribution of chemical elements throughout the volume of the obtained cathode material. During the deposition of thin films, their thickness varied from 1-3 nm, the thicknesses of this order allow diffusion mixing of chemical elements in volume even at low temperatures from 300 to 500 ° C, as a result of which the crystal structure of the Li 2 FeSiO 4 system with various lattice parameters.
В качестве начального компонента был выбран наноразмерный порошок аэросила (SiO2) с диапазоном удельной поверхности 350-380 м2/г. При использовании аэросила с удельной поверхностью менее 350 м2/г конечный катодный материал, после нанесения оксидов лития и оксидов железа не будет обладать достаточным коэффициентом диффузии по литию, что приведет к ухудшению электрохимических характеристик. При использовании аэросила с удельной поверхностью более 380 м2/г конечный катодный материал в силу своей высокой активности будет растворяться в электролите. Время сушки аэросила от 1 до 3 часов, при нахождении аэросила в вакууме менее 1 часа вся адсорбировавшаяся влага не испаряется полностью, что приведет к дефектам в наносимых пленках, при сушке более 3 часов с поверхности аэросила начинают улетать поверхностные функциональные группы, что также приводит к ухудшению хемосорбции между аэросилом и оксидами лития и железа. Толщина наносимых на аэросил покрытий оксида железа и оксида лития была определена в диапазоне 1-3 нм, при толщине менее 1 нм не обеспечивается формирование конформных пленок, а толщины более 3 нм не позволяют полноценно проводить диффузионное перемешивание при температурах 300-500°C, что в свою очередь приведет к образованию дефектов в кристаллической структуре и снижению электрохимических характеристик. При диффузионном перемешивании при температуре не менее 300°C и не менее 8 часов не произойдет полного внедрения лития и железа в матрицу аэросила, что приведет к образованию нестехиометрического состава. При термической обработке больше 15 часов при температуре более 500°C будет происходить рост частиц аэросила, покрытого оксидом лития и оксидом железа, что в свою очередь приведет к снижению удельной поверхности и, следовательно, к снижению удельной емкости готового катодного материала.As the initial component, nanosized aerosil powder (SiO 2 ) with a specific surface area range of 350-380 m 2 / g was chosen. When using aerosil with a specific surface of less than 350 m 2 / g, the final cathode material, after applying lithium oxides and iron oxides, will not have a sufficient diffusion coefficient for lithium, which will lead to a deterioration in electrochemical characteristics. When using aerosil with a specific surface of more than 380 m 2 / g, the final cathode material, due to its high activity, will dissolve in the electrolyte. The drying time of aerosil is from 1 to 3 hours, when the aerosil is in vacuum for less than 1 hour, all adsorbed moisture does not evaporate completely, which will lead to defects in the applied films, when drying for more than 3 hours, surface functional groups begin to fly away from the aerosil surface, which also leads to deterioration of chemisorption between aerosil and oxides of lithium and iron. The thickness of the coatings of iron oxide and lithium oxide applied to the aerosil was determined in the range of 1-3 nm, with a thickness of less than 1 nm the formation of conformal films is not provided, and thicknesses of more than 3 nm do not allow full diffusion mixing at temperatures of 300-500 ° C, which in turn, will lead to the formation of defects in the crystal structure and a decrease in electrochemical characteristics. With diffusion stirring at a temperature of at least 300 ° C and at least 8 hours, lithium and iron will not be completely introduced into the aerosil matrix, which will lead to the formation of a non-stoichiometric composition. During heat treatment for more than 15 hours at a temperature of more than 500 ° C, the growth of aerosil particles coated with lithium oxide and iron oxide will occur, which in turn will lead to a decrease in the specific surface and, therefore, to a decrease in the specific capacity of the finished cathode material.
Для получения катодного порошкового материала на основе системы Li2FeSiO4 в качестве начального компонента был выбран аэросил с удельной поверхностью 350-380 м2/г. После проведения сушки в вакууме в течение 1-3 часов на аэросил наносили поочередно тонкие слои оксида лития и оксида железа толщиной от 1 до 3 нм методом молекулярного наслаивания до получения стехиометрического состава Li2FeSiO4. Далее провели диффузионное перемешивание при температуре 300-500°C в течение 8-15 часов, (таблица 1)To obtain a cathode powder material based on the Li 2 FeSiO 4 system, aerosil with a specific surface area of 350-380 m 2 / g was selected as the initial component. After drying in vacuum for 1-3 hours, thin layers of lithium oxide and iron oxide 1 to 3 nm thick were alternately applied to aerosil by molecular layering to obtain the stoichiometric composition of Li 2 FeSiO 4 . Then conducted diffusion mixing at a temperature of 300-500 ° C for 8-15 hours, (table 1)
Синтезированный порошковый катодный материал на основе системы Li2FeSiO4 обладает высокой удельной поверхностью и высокой удельной емкостью, равномерным распределением химического состава по объему всего порошка и бездефектной кристаллической структурой за счет использования определенных материалов и применения оригинальной технологии, которая характеризуется использованием метода молекулярного наслаивания оксидов лития и железа с последующим диффузионным перемешиванием.The synthesized cathode powder material based on the Li 2 FeSiO 4 system has a high specific surface and high specific capacity, a uniform distribution of the chemical composition throughout the powder and a defect-free crystal structure due to the use of certain materials and the use of original technology, which is characterized by the use of the molecular layering method of lithium oxides and iron followed by diffusion mixing.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154824A RU2615697C1 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | METHOD FOR PRODUCING CATHODE MATERIAL BASED ON SYSTEM Li2FeSiO4 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015154824A RU2615697C1 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | METHOD FOR PRODUCING CATHODE MATERIAL BASED ON SYSTEM Li2FeSiO4 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2615697C1 true RU2615697C1 (en) | 2017-04-06 |
Family
ID=58505844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015154824A RU2615697C1 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | METHOD FOR PRODUCING CATHODE MATERIAL BASED ON SYSTEM Li2FeSiO4 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2615697C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11565941B2 (en) | 2020-03-17 | 2023-01-31 | Hagen Schray | Composite with lithium silicate and method with a quenching step |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120205595A1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-16 | Basf Se | Electrode materials and process for producing them |
US20130078519A1 (en) * | 2010-06-28 | 2013-03-28 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Production process for lithium-silicate-based compound |
RU2522939C1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | METHOD OF OBTAINING NANOCRYSTALLINE COMPOSITE CATHODE MATERIALS LixFeyMzSiO4/C |
US9136535B2 (en) * | 2010-03-01 | 2015-09-15 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Cathode active material, cathode, secondary battery and manufacturing methods for the same |
-
2015
- 2015-12-22 RU RU2015154824A patent/RU2615697C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9136535B2 (en) * | 2010-03-01 | 2015-09-15 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Cathode active material, cathode, secondary battery and manufacturing methods for the same |
US20130078519A1 (en) * | 2010-06-28 | 2013-03-28 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Production process for lithium-silicate-based compound |
US20120205595A1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-08-16 | Basf Se | Electrode materials and process for producing them |
RU2522939C1 (en) * | 2013-02-15 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | METHOD OF OBTAINING NANOCRYSTALLINE COMPOSITE CATHODE MATERIALS LixFeyMzSiO4/C |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KUN GAO et al, Morphology and electrical properties of Li 2 FeSiO 4 /C prepared by vacuum solid-state reaction, "Material Chemistry and Physics", 2013, Vol.139, No.203, p.p.550-556. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11565941B2 (en) | 2020-03-17 | 2023-01-31 | Hagen Schray | Composite with lithium silicate and method with a quenching step |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lu et al. | Atomic layer deposition of ZnO on carbon black as nanostructured anode materials for high-performance lithium-ion batteries | |
KR101886514B1 (en) | Manufacturing method of electrode active material having core-shell structure for all-solid cell | |
CN105694810B (en) | A kind of method that CuO/ porous carbon composite wave-suction materials are prepared for template with ZIF 67 | |
JP2023081903A (en) | Stabilized solid garnet electrolyte and method thereof | |
CN110078034B (en) | Preparation method of organic metal framework-coated two-dimensional black phosphorus nanosheet | |
US9985281B2 (en) | Carbonaceous materials for lead acid batteries | |
KR20150060863A (en) | Active material compositions comprising high surface area carbonaceous materials | |
KR101427033B1 (en) | Three Dimensional Graphene Structure and Preparation Method of the Same | |
Li et al. | Enhanced redox kinetics of polysulfides by nano-rod FeOOH for ultrastable lithium–sulfur batteries | |
JP2016522958A (en) | Ceramic electrolyte materials containing modified polycrystalline lithium metal phosphate | |
RU2615697C1 (en) | METHOD FOR PRODUCING CATHODE MATERIAL BASED ON SYSTEM Li2FeSiO4 | |
CN113451566A (en) | Composite coated positive electrode material and preparation method and application thereof | |
CN108083260B (en) | High-expansion-volume graphene aggregate and preparation method and application thereof | |
CN112456536A (en) | Solid electrolyte material, fluorine ion battery and preparation method thereof | |
CN1624960A (en) | Surface decorated nano LiMVO4 plus plat material and decoration method | |
CN111010887A (en) | Preparation method of anode material, anode material and lithium ion battery | |
WO2012176749A1 (en) | Solid electrolyte, solid electrolyte membrane, fuel battery cell, and fuel battery | |
CN111205079B (en) | Lanthanum-doped yttrium aluminum garnet ceramic and preparation method thereof | |
Xie et al. | Hollow nano silicon prepared by a controlled template direction and magnesiothermic reduction reaction as anode for lithium ion batteries | |
RU2634561C1 (en) | Method for producing nanocomposition powder anode materials for lithium-ion accumulators | |
JP7296123B2 (en) | Method for producing metal oxide-porous composite and composite of porous carbon material and metal oxide | |
Musskaya et al. | Nanocomposite biomaterials based on hydroxyapatite xerogel | |
WO2020091723A1 (en) | Environmentally preferable method of making solid electrolyte and integration of metal anodes thereof | |
KR102514609B1 (en) | Metal catalyst-porous carbon composite and method for manufacturing thereof | |
CN114079056B (en) | Heterogeneous cavity structural material and preparation method and application thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210219 Effective date: 20210219 |