【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、1.领域
2、本公开内容涉及具有高电子电导率的快速烧结阴极。
3、2.技术
4、正在使用各种方法寻求致力于增加锂离子(li离子)电池的能量密度。一种方式是通过薄化固体电解质并增加电极中的活性材料的负荷来抑制非活性材料量。另一种方式是开发实现锂金属阳极的固体电解质。
5、在两种方式中，可使用基于快速烧结阴极的电池架构来增加能量密度。本申请公开具有改善的性质诸如电子电导率的连续且快速烧结的阴极。
技术实现思路
1、在一些实施方式中，用于形成经处理烧结组合物的方法，该方法包括：提供包括锂基、钠基或镁基化合物的浆体前驱物；使浆体前驱物流延成型以形成生胚带；使生胚带在500℃至1350℃的范围内的温度下烧结在小于60分钟的范围内的时间，以形成烧结组合物；以及在含氧气氛中使烧结组合物在700℃至1100℃的范围内的温度下热处理在1分钟至2小时的范围内的时间，以形成经处理烧结组合物。
2、在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，热处理在750℃至900℃的范围内的温度下进行在10分钟至1小时的范围内的时间。在可与其他方面或实施方式中的任一个组合的一个方面中，含氧气氛包含>0％至70体积％的o2。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，含氧气氛为空气。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，含氧气氛包括至少一个非反应性气体。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，含氧气
3、在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，热处理通过以下操作进行：以第一速率将烧结组合物插入炉中；使烧结组合物保持预定时间；以第二速率自炉抽出烧结组合物。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，第一速率近似等于第二速率。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，预定时间在1分钟至30分钟的范围内。
4、在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，锂基化合物包括钴酸锂(lithium cobaltite，lco)、锰酸锂尖晶石(lithium manganite spinel，lmo)、镍钴铝酸锂(lithium nickel cobalt aluminate，nca)、锂镍锰钴氧化物(lithium nickelmanganese cobalt oxide，nmc)、磷酸铁锂(lithium iron phosphate，lfp)、磷酸钴锂(lithium cobalt phosphate，lcp)、钛酸锂、钨酸铌锂、硫化钛锂或它们的组合中的至少一者。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，锂基、钠基或镁基化合物为总浆体前驱物的至少50重量％。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，镁基化合物包括：navpo4f、namno2、na2/3mn1-ymgyo2(0<y<1)、na2li2ti5o12、na2ti3o7、mgcr2o4或mgmn2o4中的至少一者。
5、在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该浆体前驱物进一步包括至少一种溶剂、分散剂和塑化剂。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该流延成型包括：将浆体前驱物形成为具有在5μm至100μm的范围内的厚度的片材构型；以及干燥该片材构型，使得该至少一种溶剂、分散剂和塑化剂的组合不超过干燥片材的10重量％。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，方法进一步包括：使该干燥片材在预定温度下脱脂。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，预定温度在175℃至350℃的范围内。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，脱脂和烧结同时进行。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，方法进一步包括：使该干燥片材中的有机物在175℃至350℃的范围内的温度下热解。
6、在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该烧结进行在小于45分钟的范围内的时间。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该烧结包括：使该生胚带以预定速率持续进料穿过烧结腔室。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，在紧接该烧结之后而无进一步处理的情况下，该烧结组合物的最终厚度在2μm至100μm的范围内。
7、在一些实施方式中，经处理烧结组合物包括：钴酸锂(lco)、锰酸锂尖晶石(lmo)、镍钴铝酸锂(nca)、锂镍锰钴氧化物(nmc)、磷酸铁锂(lfp)、磷酸钴锂(lcp)、钛酸锂、钨酸铌锂、硫化钛锂或它们的组合中的至少一者，其中该经处理烧结组合物具有至少10-5s/cm的电子电导率。
8、在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该经处理烧结组合物具有至少10-4s/cm的电子电导率。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该经处理烧结组合物具有介于10％与30％之间的孔隙率。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该经处理烧结组合物具有小于10％的孔隙率。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该经处理烧结组合物具有小于3％的孔隙率。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该经处理烧结组合物具有至多痕量的二次导电相。
9、在一些实施方式中，一种能量装置包括：第一烧结非抛光电极，该第一烧结非抛光电极具有第一表面和第二表面；第一集电器，该第一集电器设置在该第一电极的该第一表面上；电解质层，该电解质层设置在该第一电极的该第二表面上；以及第二电极，该第二电极设置在该电解质层上。
10、在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，第二集电器设置在该第二电极上。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该第一电极包括如本文中所公开的该经处理烧结组合物。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该电解质层具有至少10-6s/cm的电导率。在可与其他方面或实施方式中的任一者组合的一个方面中，该第一电极为该能量装置的基板。
11、方面1.用于形成经处理烧结组合物的方法，该方法包括：
12、提供包括锂基、钠基或镁基化合物的浆体前驱物；
13、使该浆体前驱物流延成型以形成生胚带；
14、使该生胚带在500℃至1350℃的范围内的温度下烧结小于60分钟的时间以形成烧结组合物；以及
15、在含氧气氛中使该烧结组合物在700℃至1100℃的范围内的温度下热处理在1分钟至2小时的范围内的时间，以形成该经处理烧结组合物。
16、方面2.方面1的方法，其中该热处理在750℃至900℃的范围内的温度下进行在10分钟至1小时的范围内的时间。
17、方面3.方面1至2中任一项的方法，其中该含氧气氛包含>0％至70体积％的o2。
18、方面4.方面1至3中任一项的方法，其中该含本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于形成经处理烧结组合物的方法，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理在750℃至900℃的范围内的温度下进行在10分钟至1小时的范围内的时间。
3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述含氧气氛包含>0％至70体积％的O2。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述含氧气氛为空气。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述热处理通过以下操作进行：
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述锂基化合物包括钴酸锂(LCO)、锰酸锂尖晶石(LMO)、镍钴铝酸锂(NCA)、锂镍锰钴氧化物(NMC)、磷酸铁锂(LFP)、磷酸钴锂(LCP)、钛酸锂、钨酸铌锂、硫化钛锂或它们的组合中的至少一者。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述锂基、钠基或镁基化合物为总浆体前驱物的至少50重量％。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述镁基化合物包括：
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述浆体前驱物进一步包括至少一
10.如权利要求9所述的方法，其中所述流延成型包括：
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括使所述干燥片材脱脂，其中所述脱脂和所述烧结同时进行。
12.如权利要求10至11中任一项所述的方法，进一步包括使所述干燥片材中的有机物在175℃至350℃的范围内的温度下热解。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，进一步包括：在烧结所述生胚带之后且在热处理所述烧结带之前，使所述烧结带以100℃/min或更大冷却。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述热处理的所述温度比所述烧结的所述温度小约50℃或更大。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述烧结组合物的微结构和所述经处理烧结组合物的微结构相同。
16.一种经处理烧结组合物，包括：
17.如权利要求16所述的经处理的烧结组合物，其中所述电子电导率为至少10-4S/cm。
18.如权利要求16至17中任一项所述的经处理烧结组合物，其中所述经处理烧成组合物具有介于10％与30％之间的孔隙率。
19.如权利要求16至18中任一项所述的经处理烧结组合物，其中所述经处理烧成组合物具有小于10％的孔隙率。
20.如权利要求16至19中任一项所述的经处理烧结组合物，其中所述经处理烧成组合物具有至多痕量的二次导电相。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于形成经处理烧结组合物的方法，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述热处理在750℃至900℃的范围内的温度下进行在10分钟至1小时的范围内的时间。
3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述含氧气氛包含>0％至70体积％的o2。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述含氧气氛为空气。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述热处理通过以下操作进行：
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述锂基化合物包括钴酸锂(lco)、锰酸锂尖晶石(lmo)、镍钴铝酸锂(nca)、锂镍锰钴氧化物(nmc)、磷酸铁锂(lfp)、磷酸钴锂(lcp)、钛酸锂、钨酸铌锂、硫化钛锂或它们的组合中的至少一者。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述锂基、钠基或镁基化合物为总浆体前驱物的至少50重量％。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述镁基化合物包括：
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述浆体前驱物进一步包括至少一种溶剂、分散剂或塑化剂。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述流延成型包括：
11.如权利要求10所述的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡梅隆·韦恩·坦纳，伊丽莎白·玛丽·维伦诺，王伶燕，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：
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