制造通式(I)粒状材料的方法，Li1+x(NiaCobMncMd)1‑xO2 (I)其中整数定义如下：M选自Al和Ti，x为0.015‑0.03，a为0.3‑0.6，b为0.05‑0.35，c为0.2‑0.5，d为0.001‑0.03，a+b+c+d＝1，该方法包括以下步骤:(a)通过将镍、钴和锰的水溶性盐的溶液与碱金属氢氧化物溶液接触，由镍、钴和锰的水溶性盐的溶液共沉淀镍、钴和锰的混合氢氧化物，(b)加入铝酸盐或者钛酸盐水溶液，从而在步骤(a)中形成的颗粒上共沉淀镍、钴、镁和铝或钛的混合的氢氧化物层，(c)去除如此获得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d或(NiaCobMncTid)(OH)2+2d颗粒，并在氧气存在下将其干燥，(d)将步骤(c)中获得的颗粒与至少一种选自Li2O，LiOH和Li2CO3的锂化合物混合，(e)在920‑950℃温度下煅烧根据步骤(d)获得的混合物。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及制造通式(I)粒状材料的方法，Li1+x(NiaCobMncAld)1-xO2(I)其中x为0.015-0.03，a为0.3-0.6，b为0.05-0.35，c为0.2-0.5，d为0.001-0.03，a+b+c+d＝1，该方法包括以下步骤:(a)通过将镍、钴和锰的水溶性盐的溶液与碱金属氢氧化物溶液接触，由镍、钴和锰的水溶性盐的溶液共沉淀镍、钴和锰的混合氢氧化物，(b)加入铝酸盐水溶液从而在步骤(a)中形成的颗粒上共沉淀镍、钴、镁和铝的混合氢氧化物层，(c)去除如此获得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d颗粒，并在氧气存在下将其干燥，(d)将步骤(c)中获得的颗粒与至少一种选自Li2O、LiOH和Li2CO3的锂化合物混合，(e)在920-950℃的温度下煅烧根据步骤(d)获得的混合物。此外，本专利技术涉及一种粒状材料以及粒状材料在锂离子电池组中的用途。具有层状结构的锂代过渡金属氧化物如今被用作锂离子电池组的电极材料。在过去的几年中进行了广泛的研发工作以改进如电荷密度、能量等性能，还有可能不利影响锂离子电池组的寿命或适用性的其它性能如缩短的循环寿命和容量损失。在制造用于锂离子电池组的阴极材料的通常方法中，首先通过共沉淀过渡金属的碳酸盐、氧化物或者优选其可以或者不可以为碱性的氢氧化物形成所谓的前体。前体然后与例如但不限于LiOH、Li2O、LiNO3或-尤其是-Li2CO3的锂盐混合，随后煅烧。当在用于推进，例如飞机或汽车的方法中使用时，电池必须达到非常高的安全标准。安全需求不仅指如高温条件下可靠还有可燃性和氧化行为。许多电池组通过钉子测试测试——将钉子通过电池驱动和观察行为，以及在其它极端条件下。大多数锂电池组含有基于一种或多种易燃的有机溶剂的电解质。阴极活性材料与电解质的反应为关键相关的，尤其是，需要研究放热反应。用于研究阴极活性材料与电解质潜在反应的常用测试为在电化学电池或其关键部件上，尤其是在它们的阴极活性材料和电解质的结合上通过差示扫描量热法(DSC)进行开始温度的测定。许多措施可以被认为用以改善锂电池组的安全行为。已经提出用于电解质的阻燃添加剂，电池的设置修改，改善电池的一种或多种组分如阳极或-尤其是阴极活性材料。然而，所建议的方案目前为止仍有改进的余地。本专利技术的目的是提供改进安全性能的电化学电池。本专利技术进一步的目的是提供有助于改善电化学电池安全性能的用于电化学电池的组分。本专利技术的进一步目的是提供一种制造有助于改善电化学电池安全性能的用于电化学电池的组分的方法。因此，已经发现在开始所定义的方法，以下也称为根据本专利技术的方法。本专利技术涉及制造通式(I)粒状材料的方法，Li1+x(NiaCobMncAld)1-xO2(I)其中x为0.015-0.03，a为0.3-0.6，b为0.05-0.35，优选为0.15-0.25，c为0.2-0.5，优选多达0.35，d为0.001-0.03，优选0.01-0.03，a+b+c+d＝1。在本专利技术的一种具体实施方案中，b为0.15-0.25，c为0.2-0.35，a+b+c+d＝1。上下文中术语“粒状”与通式(I)材料一起指该材料以最大粒径不超过32μm的颗粒提供。该最大粒径可以通过例如筛分测量。在本专利技术的一种实施方案中，通式(I)粒状材料由颗粒为球形的球形颗粒组成。球形颗粒不仅应包括那些完全球状还包括代表性样品的至少90％(数均)的最大和最小直径相差不超过10％的这些颗粒。在本专利技术的一种实施方案中，通式(I)粒状材料由初级颗粒的团聚体的次级颗粒组成。优选通式(I)粒状材料由初级颗粒的团聚体的球形次级颗粒组成。更优选地，通式(I)粒状材料由球形的初级颗粒或小片状体的团聚体的球形次级颗粒组成。在本专利技术的一种实施方案，通式(I)材料的次级颗粒的平均粒径(D50)为6-12μm，优选为7-10μm。在本专利技术的上下文中平均粒径(D50)是指基于体积的粒径的中值，例如可以通过光散射测定。在本专利技术的一种实施方案中，通式(I)粒状材料的初级颗粒具有的平均直径为1-2000nm，优选为10-1000nm，特别优选为50-500nm。平均初级粒径例如可以通过SEM或TEM测定。SEM为扫描电子显微镜的缩写，TEM为透射电镜的缩写。本专利技术方法包括以下步骤，(a)通过将镍、钴和锰的水溶性盐的溶液与碱金属氢氧化物溶液接触，由镍、钴和锰的水溶性盐的溶液共沉淀镍、钴和锰的混合氢氧化物，(b)加入铝酸盐水溶液从而在步骤(a)中形成的颗粒上共沉淀镍、钴、镁和铝的混合氢氧化物层，(c)去除如此获得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d颗粒，并在氧气存在下将其干燥，(d)将步骤(c)中获得的颗粒与至少一种选自Li2O、LiOH和Li2CO3的锂化合物混合，(e)在920-950℃的温度下煅烧根据步骤(d)获得的混合物。在920-950℃的温度下煅烧根据步骤(d)获得的混合物上面的步骤(a)-(e)将在下面更详细地解释。本专利技术方法的步骤(a)-(e)以步骤(a)、步骤(b)、步骤(c)、步骤(d)和步骤(e)的顺序进行，它们可能没有实质性的中间步骤连续进行，或者它们可以具有一个或多个中间步骤进行。镍、钴和锰的该混合氢氧化物可以包括氢氧化物以外的抗衡离子，例如碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐、羧酸盐，尤其是乙酸盐或卤化物，特别是氯化物。除了氢氧化物，特别优选的抗衡离子是氧化物，尤其是与硫酸盐相结合的氧化物。碳酸盐、硫酸盐、羧酸盐或卤化物可能以痕量存在于在镍、钴和锰的混合的过渡氢氧化物中，例如基于氢氧化物多达1重量％。氧化物可能以更大比例存在于镍，钴和锰的混合的氢氧化物中；例如，每十个阴离子氧化可能是一个氧化物离子。镍、钴和锰的该混合的氢氧化物可能含有其它金属离子，例如痕量的无处不在的金属钠、钙、锌，但这种痕量在本专利技术的说明书中不会被考虑。痕量在上下文中意味着相对于镍、钴和锰的混合的氢氧化物的总金属含量0.5摩尔％或更少。在本专利技术方法的步骤(a)中，将含有镍、钴和锰水溶性盐的溶液与碱金属氢氧化物的溶液接触。碱金属氢氧化物的示例为氢氧化锂，优选为氢氧化钾和更优选为氢氧化钠。该接触可以通过同时将碱金属氢氧化物溶液和一种或多种镍、钴和锰水溶性盐的溶液进料入容器，优选在搅拌下而进行。优先通过将碱金属氢氧化物的溶液和含有每一个钴、镍、锰的水溶性盐的溶液以通式(I)的该材料的摩尔比进料而进行该接触。在本专利技术的上下文中，水溶性意味着该盐在蒸馏水中在20℃下至少20g/l溶解度，盐的含量在忽略结晶水和源自水合物的水下测定。镍、钴和锰的水溶性盐可以为Ni2+、Co2+，以及Mn2+相应的水溶性盐。在本专利技术的一种实施方案中，本专利技术方法的步骤(a)在10-85℃的温度下进行，优选在20-60℃的温度下进行。在本专利技术的一种实施方案中，本专利技术方法的步骤(a)在pH值8-12，优选为10.5-12.0，更优选为11.3-11.9下进行，每一个在23℃下在母液中测量。在本专利技术的一种实施方案中，本专利技术方法在500毫巴-20巴，优选标准压力的压力下进行。在本专利技术的一种实施方案中，基于过渡金属使用过量的沉淀剂，例如碱金属氢氧化物。摩尔过量例如可以为1.1:1-100:1。最好用沉淀剂的化学计量比进行。在本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
制造通式(I)粒状材料的方法，Li1+x(NiaCobMncAld)1‑xO2 (I)其中x为0.015‑0.03，a为0.3‑0.6，b为0.05‑0.35，c为0.2‑0.5，d为0.001‑0.03，a+b+c+d＝1，该方法包括以下步骤:(a)通过将镍、钴和锰的水溶性盐的溶液与碱金属氢氧化物溶液接触，由镍、钴和锰的水溶性盐的溶液共沉淀镍、钴和锰的混合氢氧化物，(b)加入铝酸盐水溶液从而在步骤(a)中形成的颗粒上共沉淀镍、钴、镁和铝的混合氢氧化物层，(c)去除如此获得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d颗粒，并在氧气存在下将其干燥，(d)将步骤(c)中获得的颗粒与至少一种选自Li2O、LiOH和Li2CO3的锂化合物混合，(e)在920‑950℃的温度下煅烧根据步骤(d)获得的混合物。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 EP 14174991.11.制造通式(I)粒状材料的方法，Li1+x(NiaCobMncAld)1-xO2(I)其中x为0.015-0.03，a为0.3-0.6，b为0.05-0.35，c为0.2-0.5，d为0.001-0.03，a+b+c+d＝1，该方法包括以下步骤:(a)通过将镍、钴和锰的水溶性盐的溶液与碱金属氢氧化物溶液接触，由镍、钴和锰的水溶性盐的溶液共沉淀镍、钴和锰的混合氢氧化物，(b)加入铝酸盐水溶液从而在步骤(a)中形成的颗粒上共沉淀镍、钴、镁和铝的混合氢氧化物层，(c)去除如此获得的(NiaCobMncAld)(OH)2+d颗粒，并在氧气存在下将其干燥，(d)将步骤(c)中获得的颗粒与至少一种选自Li2O、LiOH和Li2CO3的锂化合物混合，(e)在920-950℃的温度下煅烧根据步骤(d)获得的混合物。2.根据权利要求1的方法，其中步骤(e)在含氧气氛中进行。3.根据前述权利要求任一项的方法，其中通式(I)中的变量定义如下：b为0.15-0.25，c为0.2-0.35，d为0.01-0.03，a+b+c+d＝1。4.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤(e)在3-12小时的周期内进行。5.根据前述权利要求任一项的方法，其中在步骤(d)与(e)之间，进行至少一种预煅烧步骤(e*)，该步骤(e...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·沃尔科夫，J·兰伯特，T·M·里尔，JY·申，M·赫尔茨勒，M·埃德尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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