二次电池用正极材料的制造方法技术

本发明专利技术提供一种二次电池用正极材料的制造方法，以生产具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料。制造方法包括步骤：(a)提供一具碳包覆的前驱物与一含碱金属的氟化物，形成一二次颗粒；(b)提供一密闭系统，具有一容置空间，且于容置空间内填入二次颗粒，其中二次颗粒于容置空间的体积填充率大于30％以上；以及(c)于一非氧化环境中，以300℃至900℃的温度进行热处理，以产生正极材料。透过密闭系统以体积填充率大于30％生产具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料，可获致单一晶相，有助于提升产品转化率及生产效率，避免材料的浪费或造成环境污染的问题。

【技术实现步骤摘要】
二次电池用正极材料的制造方法
本专利技术关于一种电池材料，尤指一种二次电池用正极材料的制造方法，以生产具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料。
技术介绍
二次电池用正极材料影响二次电池性能的主要材料。目前市场上针对二次电池用正极材料，已提出许多不同的改良方案。以磷酸氟锂钒(LiVPO4F)材料为例，作为锂二次电池用正极材料为例，由于磷酸氟锂钒(LiVPO4F)正极材料具备高工作电压特性，有助于锂二次电池达成高电容量、高放电功率、极佳长循环寿命，同时提升热稳定性与高温性能等。此外，更有于磷酸氟锂钒(LiVPO4F)的表面形成碳包覆的技术，以进一步提升磷酸氟锂钒(LiVPO4F)正极材料的特性。然而在实际生产制程中，磷酸氟锂钒(LiVPO4F)于碳包覆处理时易一并形成其他例如磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)的杂相，而无法获致单一纯相具碳包覆的磷酸氟锂钒(LiVPO4F/C)正极材料，进而影响后续电池应用的特性。有鉴于此，实有必要提供一种二次电池用正极材料的制造方法，以生产具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料，并解决现有技术所面临的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二次电池用正极材料的制造方法，以生产具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料。透过密闭系统生产具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料，有助于提升产品转化率及生产效率，避免材料的浪费或造成环境污染的问题。整个生产过程工艺简单，生产成本低。所得具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料，于X-射线绕射分析(X-raydiffractionanalysis,XRD)分析中，具有单一晶相，有助于二次电池达成高电容量、高放电功率、极佳长循环寿命，同时提升热稳定性与高温性能等。本专利技术的另一目的在于提供一种二次电池用正极材料的制造方法，以生产具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料。于密闭系统热处理时，具碳包覆的前驱物与含碱金属的氟化物的二次颗粒的体积填充率大于30％以上，即可获致具单一纯相的具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料，避免材料的浪费或造成环境污染的问题。此外，随着具碳包覆的前驱物与含碱金属的氟化物的二次颗粒的体积填充率增加，除了确保可获致单一纯相的具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料外，更增加生产效率，有效降低生产成本。本专利技术的再一目的在于提供一种二次电池用正极材料的制造方法，以生产具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料。于密闭系统热处理具碳包覆的前驱物与含碱金属的氟化物的二次颗粒时，更可通过添加含氟化合物，提升产品转化率及生产效率。为达前述目的，本专利技术提供一种二次电池用正极材料的制造方法：(a)提供一具碳包覆的前驱物与一含碱金属的氟化物，形成一二次颗粒；(b)提供一密闭系统，具有一容置空间，且于该容置空间内填入该二次颗粒，其中该二次颗粒于该容置空间的体积填充率大于30％以上；以及(c)于一非氧化环境中，以300℃至900℃的温度进行热处理，以产生该正极材料。于一实施例中，正极材料选自由具碳包覆的磷酸氟锂钒(LiVPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟锂铝(LiAlPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟锂锰(LiMnPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟锂钛(LiTiPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟锂钴(LiCoPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟锂镍(LiNiPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟锂锌(LiZnPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟锂铬(LiCrPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钠钒(NaVPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钠铝(NaAlPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钠锰(NaMnPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钠钛(NaTiPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钠钴(NaCoPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钠镍(NaNiPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钠锌(NaZnPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钠铬(NaCrPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钾钒(KVPO4F/C)，具碳包覆的磷酸氟钾铝(KAlPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钾锰(KMnPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钾钛(KTiPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钾钴(KCoPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钾镍(KNiPO4F/C)、具碳包覆的磷酸氟钾锌(KZnPO4F/C)以及具碳包覆的磷酸氟钾铬(KCrPO4F/C)所构成群组中的一种。于一实施例中，具碳包覆的前驱物选自由具碳包覆的磷酸钒(VPO4/C)、具碳包覆的磷酸铝(AlPO4/C)、具碳包覆的磷酸锰(MnPO4/C)、具碳包覆的磷酸钛(TiPO4/C)、具碳包覆的磷酸钴(CoPO4/C)、具碳包覆的磷酸镍(NiPO4/C)、具碳包覆的磷酸锌(ZnPO4/C)以及具碳包覆的磷酸铬(CrPO4/C)所构成群组中的一种。于一实施例中，含碱金属的氟化物选自由氟化锂(LiF)、氟化钠(NaF)以及氟化钾(KF)所构成群组中的一种。于一实施例中，具碳包覆的前驱物与含碱金属的氟化物的摩尔数比范围介于1:1.0至1:1.05。于一实施例中，步骤(a)利用混料、制浆以及喷雾造粒形成二次颗粒。于一实施例中，二次颗粒的平均粒径范围介于5μm至30μm。于一实施例中，步骤(b)更包含步骤(b1)提供一含氟化合物，填入容置空间。于一实施例中，含氟化合物选自由聚偏二氟乙烯(polyvinylidenedifluoride,PVDF)及聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)所构成群组中的一种。于一实施例中，含氟化合物与含碱金属的氟化物的摩尔数比范围介于0:1至0.1:1。于一实施例中，非氧化环境为氩气气氛或氮气气氛。附图说明图1示出本专利技术第一较佳实施例的二次电池用正极材料的制造方法流程图。图2示出本专利技术第一较佳实施例的密闭系统容置二次颗粒的示意图。图3示出本专利技术第一示范例中二次颗粒的粒径分析结果。图4示出本专利技术第一示范例所得具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料的XRD分析结果。图5示出本专利技术第二示范例中二次颗粒的粒径分析结果。图6示出本专利技术第二示范例所得具碳包覆且含氟的二次电池用正极材料的XRD分析结果。图7示出本专利技术第二较佳实施例的二次电池用正极材料的制造方法流程图。图8示出本专利技术第二较佳实施例的密闭系统容置二次颗粒及含氟化合物的示意图。【符号说明】10：二次颗粒11：具碳包覆的前驱物12：含碱金属的氟化物2：密闭系统20：容置空间30：含氟化合物S11～S13：步骤S21～S24：步骤具体实施方式体现本专利技术特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图式在本质上当作说明的用，而非用于限制本专利技术。图1示出本专利技术第一较佳实施例的二次电池用正极材料的制造方法流程图。图2示出本专利技术一较佳实施例的密闭系统容置二次颗粒的示意图。需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二次电池用正极材料的制造方法:/n(a)提供一具碳包覆的前驱物与一含碱金属的氟化物，形成一二次颗粒；/n(b)提供一密闭系统，具有一容置空间，且于该容置空间内填入该二次颗粒，其中该二次颗粒于该容置空间的体积填充率大于30％以上；以及/n(c)于一非氧化环境中，以300℃至900℃的温度进行热处理，以产生该正极材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种二次电池用正极材料的制造方法:
(a)提供一具碳包覆的前驱物与一含碱金属的氟化物，形成一二次颗粒；
(b)提供一密闭系统，具有一容置空间，且于该容置空间内填入该二次颗粒，其中该二次颗粒于该容置空间的体积填充率大于30％以上；以及
(c)于一非氧化环境中，以300℃至900℃的温度进行热处理，以产生该正极材料。


2.如权利要求1所述的二次电池用正极材料的制造方法，其中该正极材料选自由具碳包覆的磷酸氟锂钒、具碳包覆的磷酸氟锂铝、具碳包覆的磷酸氟锂锰、具碳包覆的磷酸氟锂钛、具碳包覆的磷酸氟锂钴、具碳包覆的磷酸氟锂镍、具碳包覆的磷酸氟锂锌、具碳包覆的磷酸氟锂铬、具碳包覆的磷酸氟钠钒、具碳包覆的磷酸氟钠铝、具碳包覆的磷酸氟钠锰、具碳包覆的磷酸氟钠钛、具碳包覆的磷酸氟钠钴、具碳包覆的磷酸氟钠镍、具碳包覆的磷酸氟钠锌、具碳包覆的磷酸氟钠铬、具碳包覆的磷酸氟钾钒、具碳包覆的磷酸氟钾铝、具碳包覆的磷酸氟钾锰、具碳包覆的磷酸氟钾钛、具碳包覆的磷酸氟钾钴、具碳包覆的磷酸氟钾镍、具碳包覆的磷酸氟钾锌以及具碳包覆的磷酸氟钾铬所构成群组中的一种。


3.如权利要求1所述的二次电池用正极材料的制造方法，其中该具碳包覆的前驱物选自由具碳包覆的磷酸钒、具碳包覆的磷酸铝、具碳包覆的磷酸锰、具碳包覆的磷酸钛、具碳包覆的磷酸钴、具碳包覆的磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪竟哲，蔡锋谚，谢瀚纬，
申请(专利权)人：台湾立凯电能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71