一种制备单物相分层的碱金属氧化物材料的方法，其分子式是 Ｈ↓［Ｘ］Ａ↓［１－Ｘ］ＭＯ↓［２］ 其中Ａ是Ⅰａ族的碱金属，ｘ是０．９９至０间的一个数，Ｍ是一种过渡金属， 其特征在于，在一种碱性溶液中使一种碱金属离子源，在水存在时，在约５０℃至约１５０℃温度及大于常压的压力下与ＭＯＯＨ反应，其中Ｍ如上所确定。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
分层锂化过渡金属氧化物的低温合成方法专利技术背景随着可充电锂离子电池的商业重要性不断提高，对于确定并制备在较高电压下能可逆地嵌入(intercalation)锂离子的阴极材料的需求就不断加强。用于锂离子型可充电电池的可逆型锂嵌入(intercalation)化合物有三种；即，LiCoO2和LiNiO2化合物，和LiMn2O4尖晶石。本专利技术涉及一种在低温下制备六角晶系的锂化金属氧化物材料的方法。更具体的是，本专利技术涉及一种经济的、并能形成好的电化学性质的产品的锂钴氧化物或锂镍氧化物产物的合成方法，本专利技术也涉及生产氢氧化钴前体的方法。LiCoO2型电池是特别令人感兴趣的，因为它们可在大于4V的电压下可逆地嵌入/排出(insert/deinsert)锂，使得电池的输出电压和能量密度比Ni-Cd电池大三倍。锂钴氧化物具有六角结构，由以范德华间隙隔开的CoO2层组成。范德华间隙内的八面体位置由锂离子占据。这就使得锂可以可逆地嵌入。LiNiO2与LiCoO2的结构相同，它在工业上可用作锂离子蓄电池。锂蓄电池在Gozdz等人的美国专利No.5,296,318和5,418,091中有所描述，两者均在这里引用参考。不含锂金属的“摇椅”电池可视为包括被传导锂离子的电解质隔开的两个吸收锂离子的电极“海绵”，该电解质通常包括一种溶解在非水性溶剂或此类溶剂的混合物中Li+盐。许多此类的盐和溶剂是该领域所知的，如在加拿大专利公开No.2,002,191(1991年1月30日公开)所示。美国专利No.5,192,629提供了一类电解质组合物，它们在减少含有强氧化性正极材料的蓄电池内的电解质分解方面特别有用。这些电解质可专门提高实用的“摇椅”电池的循环寿命和温度性能。这些电解质组合物在约5.0V下，在55℃至室温(约25℃)的范围内可有效地稳定。锂蓄电池制造中，相当大的成本是电极材料的成本，即以Co或Ni为基的前体的成本与加工成本之和。已有的合成LiCoO2的方法要加热至800℃至900℃。LiCoO2合成温度的降低可显著节省能量并减少生产这些电极材料的成本。Barboux等人(Journal of Solid Chemistry，94，(1991)185)报道了一种合成LiCoO2的低温溶胶-凝胶方法，但是仍需要大于700℃的温度来获得结晶并不良好的LiCoO2粉末。R.J.Gummow等人(Mat.Res.Bull.，27(1992)，327)和E.Rossan-->等人(Solid State Ionics，62(1993)53)试图在低温(400℃)下从CoCO3中制得LiCoO2，并获得一种它们称为“LT LiCoO2”的化合物。这种材料的结构是尖晶石型(立方晶系)而不是六角结构。LT LiCoO2物相从电化学角度来看没有任何价值，它在大于600℃的温度下转变成六边形LiCoO2物相。Barboux等人认为，这种LiCoO2尖晶石结构很可能是从立方体Co3O4尖晶石生长或成核而成的。Reimers等人在电化学杂志(J.Electrochem.Soc.(1993年5月))中报道了一种低温制备LiMnO2的方法。然而，Reimers等人在低温即400℃下制得的材料与在高温下制得的锂锰氧化物不同，且电化学性质很差。其它人还进行了一些低温方法，例如，Fernandez-Rodriquez等人在Mat.Res.Bull.(Vol.23，pp.899-904)中报道了一种在200℃下从HCoO2制备LiCoO2的方法，但没有成功。专利技术概要申请者发现了一种采用低温，即在低于150℃下，制成分层结构且具有良好电化学性质的锂钴二氧化物和锂镍二氧化物材料的有利的方法。本专利技术涉及这种在低温下制备锂化金属氧化物的简单而节省成本的方法。本专利技术一方面涉及一种制备碱金属氧化物的方法，它的分子式是 HxA1-xMO2其中A是Ia族的碱金属，x是0.99至0间的一个数(根据合成反应的进程)，M是一种过渡金属，方法包括在碱性溶液中使一种碱金属离子源，在水存在时，在约50℃至约150℃温度及大于常压的压力下与MOOH反应，其中M如上所确定。另一方面，本专利技术涉及一种制备锂过渡金属氧化物的方法，它的分子式为 HxLi1-xMO2其中x是0.99至0间的一个数，M是一种过渡金属，方法包括在碱性溶液中使锂离子源，在水存在时，在约50℃至约150℃温度及大于常压的压力下与MOOH反应，其中M如上所确定。另一方面，本专利技术涉及一种制备锂钴氧化物的方法，它的分子式为 HxLi1-xCoO2其中x是0.99至0间的一个数，方法包括在碱性溶液中使锂离子源，在水存在时，在约50℃至约150℃温度及大于常压的压力下与CoOOH反应。本专利技术的还有一个方面涉及一种制备锂镍氧化物的方法，它的分子式为 HxLi1-xCoO2其中x是0.99至0间的一个数，方法包括在碱性溶液中使锂离子源，在水存在时，-->在约50℃至约150℃温度及大于常压的压力下与NiOOH反应。附图简述本专利技术将参照附图来加以描述。图1表示用本专利技术的方法在不同的水饱和度下制备的LiCoO2的X-射线衍射图谱。图2表示在本专利技术的制备LiCoO2的方法中前体和反应产物各自的X-射线衍射图谱。图3表示本专利技术的方法制备的LiCoO2和已有的高温法制备的LiCoO2的X-射线衍射图谱是一致的。图4表示本专利技术的方法制备的LiNiO2的X-射线衍射图谱，以及标准的LiNiO2的图谱。图5表示含有本专利技术方法制备的LiCoO2电极的可充电电池的最初可逆循环。图6表示含有已有高温法制备的LiCoO2电极的可充电电池的最初可逆循环。图7表示含有本专利技术方法制备的LiCoO2电极的可充电电池的延长的可逆循环。图8表示含有本专利技术的另一实施方案制备的LiCoO2的电极的可充电电池的延长的可逆循环。专利技术详述根据本专利技术，具有所需性质的锂钴氧化物和锂镍氧化物可在大大低于800-900℃的温度下合成获得。这可通过用MOOH作为原料来实现，其中M是一种过渡金属。更具体的是，一种金属氧化物，它的分子式是 HxA1-xMO2其中A是Ia族的碱金属，x是0.99至0间的一个数(根据合成反应的进程)，M是一种过渡金属，可通过使一种碱金属离子源在碱性溶液中与MOOH(其中M是一种过渡金属)在有一种离子交换介质如水存在时，在大于常压的条件下反应来合成。较佳的M是选自钴和镍。较佳的Ia族碱金属是选自锂、钠和钾。更佳的是，用于本专利技术的碱金属是锂。-->反应温度较佳在约50℃至约150℃之间，更佳的在约80℃至约130℃之间，最佳的在约100℃至130℃之间。反应应在pH值约等于8至14之间进行，较佳的应该在约12至约14之间进行。通常，组合物的pH升高则反应的温度可降低。压力应选择得可以维持水的存在。因此反应的压力应至少大于常压。较佳的反应压力是1×105帕至约3×106帕，更佳的是在约2×105帕至约1×106帕之间，最佳的在约6×10本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备单物相分层的碱金属氧化物材料的方法，其分子式是 HxA1-xMO2其中A是Ia族的碱金属，x是0.99至0间的一个数，M是一种过渡金属，其特征在于，在一种碱性溶液中使一种碱金属离子源，在水存在时，在约50℃至约150℃温度及大于常压的压力下与MOOH反应，其中M如上所确定。...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·G·阿马图斯，J·M·塔拉斯孔，
申请(专利权)人：特尔科迪亚技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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