RU2642425C1 - СПОСОБ СИНТЕЗА АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА КАТОДНОЙ МАССЫ НА ОСНОВЕ LiFePO4 И КАТОДНАЯ МАССА, СОДЕРЖАЩАЯ АКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ - Google Patents
СПОСОБ СИНТЕЗА АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА КАТОДНОЙ МАССЫ НА ОСНОВЕ LiFePO4 И КАТОДНАЯ МАССА, СОДЕРЖАЩАЯ АКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2642425C1 RU2642425C1 RU2016144714A RU2016144714A RU2642425C1 RU 2642425 C1 RU2642425 C1 RU 2642425C1 RU 2016144714 A RU2016144714 A RU 2016144714A RU 2016144714 A RU2016144714 A RU 2016144714A RU 2642425 C1 RU2642425 C1 RU 2642425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode mass
- active component
- lithium
- lifepo
- organic
- Prior art date
Links
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 title abstract 4
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric Acid Chemical compound [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical class CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N crotonic acid Chemical compound C\C=C\C(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-NSCUHMNNSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 3
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 3
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N trans-crotonic acid Natural products CC=CC(O)=O LDHQCZJRKDOVOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 7
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N ammonium dihydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].OP(O)([O-])=O LFVGISIMTYGQHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000387 ammonium dihydrogen phosphate Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 235000019837 monoammonium phosphate Nutrition 0.000 description 6
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical group CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- JCCYXJAEFHYHPP-OLXYHTOASA-L dilithium;(2r,3r)-2,3-dihydroxybutanedioate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O JCCYXJAEFHYHPP-OLXYHTOASA-L 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K trilithium;phosphate Chemical compound [Li+].[Li+].[Li+].[O-]P([O-])([O-])=O TWQULNDIKKJZPH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01M4/36—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
-
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехническим материалам, используемым при производстве литийионных источников тока малой мощности, в частности к катодной массе, содержащей активный компонент на основе LiFePO4. Катодная масса содержит активный компонент на основе LiFePO4, органическое связующее, органическую стабилизирующую добавку и соль лития, при следующем соотношении компонентов, мас. %: LiFePO4 - 70-80; органическое связующее - 10-15; органическая стабилизирующая добавка - 5-10; соль лития - 5-10. Изобретение позволяет повысить обратимую емкость и электросопротивление, снизить удельную емкость катодной массы. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к электротехническим материалам, используемым при производстве литийионных источников тока малой мощности, в частности к способу синтеза активного компонента катодной массы на основе LiFePO4, катодной массы, содержащей активный компонент на основе LiFePO4, и способу получения катодной массы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен способ получения активного компонента катодной массы на основе LiFePO4, раскрытый в RU 2482572 С2, опубл. 20.05.2013. Способ получения активного компонента катодной массы включает смешение соли лития Li2CO3, оксида железа (III) Fe2O3, лимонной кислоты и дигидрофосфата аммония в стехиометрическом соотношении, измельчение частиц смеси в шаровой мельнице и последующую термообработку. При этом измельчение проводят в среде ацетона, а термообработку проводят при температуре 350-650°С.
Недостатком известного способа является отсутствие возможности масштабирования процесса производства катодной массы, что было показано авторами патента при попытке внедрения метода получения порошка на производстве компании ООО "Лиотех", использование ацетона как растворителя для смешивания. Также в способе отсутствует процесс диспергирования готового фосфата лития железа и введение диспергирующей добавки, позволяющей приготовить качественную пасту для нанесения на токосъем. Также метод не позволяет получить порошок фосфата лития железа с узким и воспроизводимым распределением частиц, что оказывает принципиальное влияние на распределение частиц в связующем и как следствие на качество покрытия активной массы на токосъеме.
Известен способ получения активного компонента катодной массы на основе LiFePO4, раскрытый в RU 2482572 С2, опубл. 20.05.2013 (прототип). Способ получения активного компонента катодной массы включает смешение оксида железа с аммоний дигидрофосфатом и гидрооксидом лития в сухом виде с последующей механоактивацией и 2-стадийной термообработкой при температуре 400°С в течение 4 ч и при температуре 600°С в течение 4 ч. На первой стадии проводят смешение оксида железа с аммоний дигидрофосфатом, а гидрооксид лития добавляют в процессе пластического течения при кручении под давлением не менее 2,0 ГПа и величинах относительной деформации 20-22.
Недостатками способа получения активного компонента являются также отсутствие возможности масштабировать процесс получения фосфата лития железа, т.к. механическая активация производится в закрытой капсуле при высоком давлении и максимальная единовременная загрузка исходных компонентов составляет 2-3 грамма. Также в описанном способе отсутствует процесс диспергирования активного компонента в массе и получение активного компонента с узким распределением частиц.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявленной группы изобретений является разработка катодной массы, используемой в литиевых батареях, с высокими электрическими свойствами.
Техническим результатом заявленной группы изобретений является повышение обратимой емкости катодной массы.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ синтеза активного компонента катодной массы на основе LiFePO4, включающий смешивание исходных компонентов, содержащих источники железо- и фосфат-ионов, в высокоэнергетическом гомогенизаторе в водной среде, обжиг полученной смеси при температуре 400-650°С в атмосфере воздуха, смешивание обожженной массы с углеродом и источником литий-ионов, в высокоэнергетическом гомогенизаторе в водной среде, обжиг полученной смеси при температуре 450-700°С в атмосфере азота или аргона.
В качестве источников литий-ионов применяют карбонат или гидрооксид лития, в качестве источников железо-ионов - оксид или карбонат железа, а в качестве источников фосфат-ионов - фосфорная кислота или дигидрофосфат аммония.
Катодная масса содержит активный компонент на основе LiFePO4, полученный выше раскрытым способом, органическое связующее, органическую стабилизирующую добавку и соединение лития, при следующем соотношении компонентов, мас. %: LiFePO4 - 70-80; органическое связующее - 10-15; органическая стабилизирующая добавка - 5-10; соль лития - 5-10.
В качестве органического связующего применяют полисульфон марки ПС150 или сложный эфир, полученный из винной или лимонной кислоты и пропиленгликоля или этиленгликоля.
В качестве органической стабилизирующей добавки применяют метил или этил аммониевую соль акриловой, метакриловой или кротоновой кислоты.
В качестве соли лития применяют тартрат лития или перхлорат лития.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ синтеза активного компонента катодной массы на основе LiFePO4 осуществляют следующим образом.
В высокоэнергетическом гомогенизаторе в водной среде смешивают массу, содержащую оксид или карбонат железа и фосфорную кислоту или дигидрофосфат аммония, при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид или карбонат железа - 40-45; фосфорная кислота или дигидрофосфат аммония - 55-60. Смешивание компонентов осуществляют при температуре 30-40°С при нормальном давлении с мелющими телами диаметром 0,2-2 мм при скорости вращения вала 1500-2000 об/мин в течение 1 часа.
После окончания смешивания смесь компонентов подвергают обжигу при температуре 400-650°С в атмосфере воздуха, в результате которого получают обожженную массу на основе FePO4.
Смешивание компонентов в высокоэнергетическом гомогенизаторе позволяет обеспечить высокую степень гомогенности смеси компонентов, что в дальнейшем при обжиге позволяет получить однофазную (без примесей) обожженную массу на основе FePO4. Как показали эксперименты полученная однофазная (без примесей) обожженная масса при температуре 400-650°С на основе FePO4 позволяет повысить обратимую емкость за счет высокой степени гомогенности смеси, что обеспечивает в процессе обжига получение однофазной обожженной массы, так как низкая степень гомогенности смеси приводит к высокому содержанию примесей при обжиге, а выход за рамки интервала температур при обжиге не позволит получить однофазную (без примесей) обожженную массу из-за невысокой термостабильности компонентов смеси, что в дальнейшем приведет к ухудшению электрохимических характеристик получаемого активного компонента.
Затем в высокоэнергетическом гомогенизаторе в водной среде смешивают обожженную массу с добавкой углерода (10-20 мас. % от содержания FePO4) и гидрооксида или карбоната лития (10-20 мас. % от содержания FePO4). Смешивание компонентов осуществляют при температуре 30-40°С при нормальном давлении с мелющими телами диаметром 0,2-2 мм при скорости вращения вала 1500-2000 об/мин в течение 1 часа.
После чего смесь компонентов подвергают обжигу при температуре 450-700°С в атмосфере азота или аргона, в результате которого получают массу активного компонента катодной массы на основе LiFePO4, с фазовой чистотой не менее 95 ат. %.
Смешивание компонентов в высокоэнергетическом гомогенизаторе позволяет обеспечить высокую степень гомогенности смеси компонентов, что в дальнейшем при обжиге позволяет получить однофазную (без примесей) обожженную массу на основе LiFePO4. Как показали эксперименты полученная однофазная (без примесей) обожженная масса при температуре 550-750°С на основе LiFePO4 позволяет повысить обратимую емкость катодной массы за счет высокой степени гомогенности смеси, что обеспечивает в процессе обжига получение однофазной обожженной массы, так как низкая степень гомогенности смеси приводит к высокому содержанию примесей при обжиге, а выход за рамки интервала температур при обжиге не позволит получить однофазную (без примесей) обожженную массу, что в дальнейшем приведет к ухудшению электрохимических характеристик получаемого активного компонента.
Получение активного компонента раскрытым выше способом с применением вышеуказанных компонентов и их соотношением обеспечивает получение активного компонента катодной массы на основе LiFePO4, с фазовой чистотой не менее 95 ат. %, которая позволяет повысить обратимую емкость (до 145-150 мА⋅час) и электросопротивления (повышение не более 0,1% за 10 циклов заряда/перезаряда), а также снизить удельную емкость катодной массы (снижение не более 0,3 мА⋅час/г).
Катодную массу, содержащую активный компонент на основе LiFePO4, полученный вышераскрытым способом, органическое связующее, органическую стабилизирующую добавку и соединение лития, при следующем соотношении компонентов, мас. %: LiFePO4 - 70-80; органическое связующее - 10-15; органическая стабилизирующая добавка - 5-10; соль лития - 5-10, получают следующим образом.
Порошок фосфатат лития железа измельчается и диспергируется в замкнутом высокоэнергетическом контуре бисерной мельницы в органическом растворителе. В качестве органического растворителя используют толуол, ортоксилол, бензол, диметилацетамид. В ходе диспергирования вводится органическое связующее на основе полисульфона торговой марки ПС150 или сложный эфир, полученный из винной или лимонной кислоты и пропиленгликоля или этиленгликоля, органическая стабилизирующая добавка (диспергирующий агент) и соль лития для улучшения проводимости по литию. В качестве соли лития используется перхлорат лития или татрат лития. В качества органической стабилизирующей добавки используют метил или этиламмониевую соль акриловой, метакриловой или кротоновой кислоты. Диспергирование проводится с использованием керамических мелющих тел из диоксида циркония, стабилизированного иттрием, и размером 1.6-1.8 мм. Скорость вращения основного вала стиррера (элемента, передающего мелющим телам энергию в размольной камере) составляет 2000 до 3500 об/ мин.
В таблице приведены свойства полученной катодной массы.
В результате измельчения и диспергирования получают гомогенную катодную массу на основе фосфата лития железа с фазовой чистотой не менее 95 ат. % с распределением частиц по размерам от 200 до 500 нм. Частицы равномерно распределены в органическом растворителе и сама дисперсия стабильна во времени. Введенная органическая стабилизирующая добавка (диспергирующий агент) на этапе помола и диспергирования обеспечивает стабильность дисперсии, на этапе нанесения дисперсии на токосъем обеспечивает гладкость, однородность и сплошность покрытия, а на этапе эксплуатации самой батареи обеспечивает повышенную электропроводность между частицами порошка фосфатат лития в связующем и дополнительную механическую прочность высушенного покрытия.
Выход за рамки количественного содержания органической стабилизирующей добавки не обеспечит стабильность дисперсии, обеспечивает гладкость, однородность и сплошность покрытия, высокую электропроводность и механическую прочность высушенного покрытия катодной массы.
Выход за рамки количественного содержания органического связующего не обеспечит необходимый уровень адгезии катодной массы к токосъемнику и механическую прочность высушенного покрытия катодной массы.
Выход за рамки количественного содержания соединения лития не обеспечит необходимый уровень скорости диффузии лития в катодной массе.
Выход за рамки количественного содержания LiFePO4 не обеспечит необходимый уровень обратимой емкости, электросопротивления и удельной емкости катодной массы.
Заявленная катодная масса позволяет повысить обратимую емкость (до 145-150 мА⋅час, вместо 100-110 мА⋅час) и электросопротивление (повышение не более 0,1% за 10 циклов заряда/перезаряда), а также снизить удельную емкость катодной массы (снижение не более 0,3 мА⋅час/г).
Группа изобретение была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, группу изобретений следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.
Claims (5)
1. Катодная масса, содержащая активный компонент на основе LiFePO4, органическое связующее, органическую стабилизирующую добавку и соединение лития, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
2. Катодная масса по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве органического связующего применяют полисульфон марки ПС150 или сложный эфир, полученный из винной или лимонной кислоты и пропиленгликоля или этиленгликоля.
3. Катодная масса по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве органической стабилизирующей добавки применяют метил или этил аммониевую соль акриловой, метакриловой или кротоновой кислоты.
4. Катодная масса по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве соли лития применяют тартрат лития или перхлорат лития.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144714A RU2642425C1 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | СПОСОБ СИНТЕЗА АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА КАТОДНОЙ МАССЫ НА ОСНОВЕ LiFePO4 И КАТОДНАЯ МАССА, СОДЕРЖАЩАЯ АКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144714A RU2642425C1 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | СПОСОБ СИНТЕЗА АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА КАТОДНОЙ МАССЫ НА ОСНОВЕ LiFePO4 И КАТОДНАЯ МАССА, СОДЕРЖАЩАЯ АКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2642425C1 true RU2642425C1 (ru) | 2018-01-25 |
Family
ID=61023738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016144714A RU2642425C1 (ru) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | СПОСОБ СИНТЕЗА АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА КАТОДНОЙ МАССЫ НА ОСНОВЕ LiFePO4 И КАТОДНАЯ МАССА, СОДЕРЖАЩАЯ АКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2642425C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2183886C2 (ru) * | 1997-05-27 | 2002-06-20 | Тдк Корпорейшн | Способ изготовления электрода для аккумулятора с неводным электролитом |
| CN102683695A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-09-19 | 南昌大学 | 一种前驱体原位聚合-碳热还原法制备LiFePO4/C复合正极材料的方法 |
| EP2736101A4 (en) * | 2011-07-20 | 2015-03-11 | Advanced Lithium Electrochemistry Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING A BATTERY COMPOSITE MATERIAL AND PRIORITOR THEREOF |
| RU2566085C1 (ru) * | 2011-08-29 | 2015-10-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Активный материал для положительного электрода натриевого аккумулятора и способ его получения |
| US20150333318A1 (en) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | GM Global Technology Operations LLC | Negative electrode material for lithium-based batteries |
-
2016
- 2016-11-15 RU RU2016144714A patent/RU2642425C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2183886C2 (ru) * | 1997-05-27 | 2002-06-20 | Тдк Корпорейшн | Способ изготовления электрода для аккумулятора с неводным электролитом |
| EP2736101A4 (en) * | 2011-07-20 | 2015-03-11 | Advanced Lithium Electrochemistry Co Ltd | METHOD FOR PRODUCING A BATTERY COMPOSITE MATERIAL AND PRIORITOR THEREOF |
| RU2566085C1 (ru) * | 2011-08-29 | 2015-10-20 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Активный материал для положительного электрода натриевого аккумулятора и способ его получения |
| CN102683695A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-09-19 | 南昌大学 | 一种前驱体原位聚合-碳热还原法制备LiFePO4/C复合正极材料的方法 |
| US20150333318A1 (en) * | 2014-05-16 | 2015-11-19 | GM Global Technology Operations LLC | Negative electrode material for lithium-based batteries |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106816600B (zh) | 一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极与锂电池 | |
| JP6136765B2 (ja) | 非水系電解質二次電池用正極活物質の製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質および非水系電解質二次電池 | |
| CN104241626B (zh) | 锂离子电池钒酸锂负极材料的溶胶-凝胶制备方法 | |
| JP6694054B2 (ja) | 充電式固体リチウムイオン電池用カソード材料 | |
| KR101496309B1 (ko) | 음극활물질용 실리콘 슬러리 및 탄소-실리콘 복합체 | |
| CN109616629A (zh) | 一种补锂正极活性材料、正极材料、锂离子电池及其制备和应用 | |
| EA016928B1 (ru) | Способ приготовления катодного материала для литиевых аккумуляторных батарей | |
| CN106935808A (zh) | 正极活性材料及其制备方法以及电池浆料和正极与锂电池 | |
| KR20160091172A (ko) | 잔류 리튬이 감소된 양극활물질의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 잔류 리튬이 감소된 양극활물질 | |
| CN110048109A (zh) | 磷酸铁锂正极材料及其制备方法和电池 | |
| CN102709546A (zh) | 一种锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的制备方法 | |
| KR101957233B1 (ko) | 리튬이차전지용 양극활물질 및 그 제조방법 | |
| CN107528060A (zh) | 一种梯度高镍正极材料及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN105206819A (zh) | 一种锂离子电池负极浆料以及负极浆料的制备方法和负极极片的制备方法 | |
| CN105655563B (zh) | 一种锂离子电池复合负极材料及其制备方法 | |
| CN107408697A (zh) | 用于锂二次电池的橄榄石型正极活性物质、其制备方法及包括其的锂二次电池 | |
| CN113937254A (zh) | 电池正极补锂添加剂、正极片、其制备方法及锂离子电池 | |
| KR20140132830A (ko) | 리튬이차전지 양극 활물질 제조방법 | |
| KR101635752B1 (ko) | 건조속도제어를 위한 전극용 바인더조성물, 그 전극 및 이를 포함하는 리튬이차전지 | |
| KR102273771B1 (ko) | 리튬이차전지용 양극 활물질 및 그것을 포함하는 리튬이차전지 | |
| RU2642425C1 (ru) | СПОСОБ СИНТЕЗА АКТИВНОГО КОМПОНЕНТА КАТОДНОЙ МАССЫ НА ОСНОВЕ LiFePO4 И КАТОДНАЯ МАССА, СОДЕРЖАЩАЯ АКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ | |
| CN118164453A (zh) | 一种制备磷酸锰铁锂材料的方法及其应用 | |
| RU2451369C1 (ru) | Способ получения катодного материала для литий-ионных аккумуляторов | |
| CN117756077A (zh) | 一种纳米颗粒磷酸铁的制备方法 | |
| JP6026359B2 (ja) | チタン酸リチウム負極活物質 |