本发明专利技术总的涉及某些锂材料，包括硼酸锰锂材料。该材料在多种应用例如储能中引起兴趣。本发明专利技术的某些方面涉及例如具有式LixMny(BO3)的硼酸锰锂材料。在一些情形中，该硼酸锰锂材料可以包括其他元素，例如铁、镁、铜、锌、钙等。根据一组实施方案，该硼酸锰锂材料可以作为单斜晶系存在。该材料可以令人惊奇地表现出相对高的储能容量，例如至少约96mA?h/g。本发明专利技术的其他方面涉及包含该材料的装置、制备该材料的方法、用于制备该材料的成套工具、促进该材料的制备或应用的方法等。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的涉及某些锂材料,包括硼酸猛锂(lithium manganeseborate)材料。该材料在多种应用例如储能中引起兴趣。
技术介绍
对于例如电力车辆或便携式电子装置的轻质、高能密度蓄电池的需求不断增加。然而，尽管已经研究了许多化合物用于蓄电池和其他储能应用，但仍然难以鉴别出具有好的热稳定性和高能密度特征的化合物。因此，仍然需要改进用于蓄电池和其他储能应用的化合物。专利技术概述本专利技术总的涉及某些锂材料，包括硼酸锰锂材料。该材料在多种应用例如储能中引起兴趣。在一些情形中，本专利技术的主题涉及相关的产品、特定问题的供选择的解决方案，和/或一种或多种体系和/或制品的多种不同用途。在一个方面，本专利技术总的涉及一种电化学装置。根据一组实施方案，该电化学装置包括表现出单斜晶系的LixMny(BO3)。在一些情形中，χ和y各自大于O。在另一组实施方案中，电化学装置包括具有单斜晶系的LixMnyAzB03。在一些实施方案中，χ大于0，y大于0，ζ不大于约O. 2，并且A当存在时为Fe、Mg、Cu、Zn、Co、Ni或Ca的一种或多种。根据另一方面，本专利技术总的涉及一种制品。在一组实施方案中，该制品包括芯和含碳涂层。根据一些实施方案，所述芯包含LixMnyAzBO3,其中χ大于O, y大于O, ζ不大于约O.2，并且A当存在时为Fe、Mg、Cu、Zn、Co、Ni或Ca的一种或多种。在另一方面，本专利技术涉及一种方法。根据一组实施方案，该方法包括进行前体颗粒加热制得包括芯和包围至少一部分芯的涂层的涂覆颗粒。在一些实施方案中，前体颗粒包含LixMnyAzBO3，其中χ大于0，y大于0，ζ不大于约O. 2，并且A当存在时为Fe、Mg、Cu、Zn、Co、Ni或Ca的一种或多种。根据另一组实施方案，所述方法包括将前体颗粒进行暴露于高能或行星式球磨机。在一些情形中，前体颗粒包括LixMnyAzBO3，其中χ大于0，y大于0，ζ不大于约O. 2，并且A当存在时为Fe、Mg、Cu、Zn、Co、Ni或Ca的一种或多种。在另一方面，本专利技术涉及制备一个或多个本文所述的实施方案，例如某些硼酸锰锂材料的方法。在另一方面，本专利技术涉及使用一个或多个本文所述的实施方案，例如某些硼酸锰锂材料的方法。当与附图结合考虑时，本专利技术的其他优点和新的特征将从下面的本专利技术各个非限定实施方案的详述中变得明显。在本说明书和引入作为参考的文献包括矛盾和/或不一致的公开内容的情形下，将以本说明书为准。如果两篇或多篇引入作为参考的文献相对于彼此而言包括矛盾和/或不一致的公开内容，则以具有较晚有效日期的文献为准。附图简述 将参照附图通过例子描述本专利技术的非限定实施方案，这些附图是示意性的并且不意在按比例绘制。在图中，所示的每个相同或几乎相同的部件通常由单个数字表示。为了清楚的目的，在每幅图中没有标注每个部件，在不需要说明以允许本领域那些普通技术人员理解本专利技术的情况下也没有示出本专利技术的每个实施方案的每个部件。在图中附图说明图1A-1B说明了根据本专利技术一个实施方案的材料的XRD数据和Rietveld修正的结果;图2说明了根据本专利技术另一个实施方案的材料的充电和放电曲线；图3说明了根据本专利技术另一个实施方案的材料的充电和放电曲线；图4A-4B说明了在本专利技术的另一个实施方案中LiMn (BO3)的各种晶体结构；图5是根据本专利技术一个实施方案的涂覆碳的LiMnBO3的HRTEM图；和图6表示在本专利技术的各个实施方案中，在某些温度下涂覆碳的LiMnBO3的充电和放电容量。专利技术详述本专利技术总的涉及某些锂材料，包括硼酸锰锂材料。该材料在多种应用例如储能中引起兴趣。本专利技术的某些方面涉及例如具有式LixMny(BO3)的硼酸锰锂材料。在一些情形中，该硼酸锰锂材料可以包括其他元素，例如铁、镁、铜、锌、钙等。根据一组实施方案，该硼酸锰锂材料可以作为单斜晶系存在。该材料可以令人惊奇地表现出相对高的储能容量，例如至少约96mA h/g。本专利技术的其他方面涉及包含该材料的装置、制备该材料的方法、用于制备该材料的成套工具(kit)、促进该材料的制备或应用的方法等。可再充电的锂(Li)蓄电池通常具有在充电和放电期间交换Li的电极。该Li可以交换的速率在需要高的充电和/或放电倍率的许多应用中是重要的。为了实现高速率能力，Li+离子和电子必须能够快速移动通过电极结构到达活性材料表面，并且然后被活性材料迅速吸收。对于阴极材料，Li+离子和电子在蓄电池放电期间吸收，并且该过程在充电期间逆转。尽管本专利技术不限于阴极，但本文使用的“充电”表示Li除去和“放电”是指Li插入。本专利技术的一个方面总的涉及包含锂、锰和硼酸根(BO3)或基本由锂、锰和硼酸根(BO3)组成的化合物，所述化合物可用于可再充电的锂蓄电池或其他储能应用。在一些情形中，可以存在其他元素(例如作为杂质)，例如镁(Mg)、钙(Ca)、铋(Bi)、锡(Sn)、锑(Sb)，或过渡金属例如钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、· (Mo)、钨(W)等。在某些情形中，锂、锰和硼酸根基团可以贡献化合物的至少约50wt%,并且在一些情形中贡献化合物的至少约75wt%,至少约80wt%,至少约85wt%,至少约90wt%,至少约95wt%,或至少约99wt%。在一组实施方案中，所述化合物是具有下式的硼酸锰锂材料LixMnyAzB03。在该式中，χ大于0，和y大于O。Z可以为O或者大于O的数，并且A(如果存在)包括一种或多种基本不影响化合物的晶体结构的惰性元素或杂质，例如如下所述。例如，A可以包括以下的一种或多种镁、钙、铋、锡、锑，或过渡金属例如钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钥、钨等。例如，A可以包括Fe、Mg、Cu、Zn、Co、Ni或Ca的一种或多种。在一些情形中，ζ不大于约1，不大于约O. 5，不大于约O. 3，不大于约O. 1，不大于约O. 05，不大于约O. 03,不大于约O. 01，不大于约O. 005,不大于约O. 003,或不大于约O. 001。在一些情形中，χ可以为约O. 5 —约I. 5，约O. 7 —约I. 3，或者约O. 9 —约I. I。类似地，在一些情形中，y可以为约O. 5 一约I. 5，约O. 7 一约I. 3，或者约O. 9 一约I. I。例如，χ可以为I和/或y可以为I。在一些(但并非全部)实施方案中，χ和y基本相等。在某些实施方案中，y和ζ的总和可以为约O. 5 —约I. 5，约O. 7 —约I. 3，或者约O. 9 —约I.I。在一些情形中，y和ζ的总和为约I。在一组实施方案中，化合物具有式LixMny(BO3)，其中χ和y各自大于O并且ζ为O。如果χ为I并且y为I，则化合物具有式LiMn(BO3)。如本文所述的这些化合物在一些实施方案中为固体，并且在一些情形中为晶态 排列，即界定重复的晶胞原子排列以形成晶体结构。在一些实施方案中，至少一些化合物可以单斜晶系的晶体结构存在。在单斜晶系中，晶胞原子排列可以由各自不等长度的三个向量描述，所述三个向量形成具有平行四边形作为其底部的矩形棱柱。这里，两对向量垂直，而第三对成本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.07 US 61/332,5021.一种电化学装置，包括表现出单斜晶系的LixMny(BO3)，其中X和y各自大于O。2.权利要求I的电化学装置，其中X为约O.9 一约I. I。3.权利要求I或2中任一项的电化学装置，其中y为约O.9 一约I. I。4.权利要求1-3中任一项的电化学装置，其中X为约I和y为约I。5.权利要求1-4中任一项的电化学装置，其中LixMny(BO3)存在于电化学装置中的电极内。6.权利要求5的电化学装置，其中电极的至少50wt%是LixMny(BO3)。7.权利要求6的电化学装置，其中电极的至少75wt%是LixMny(BO3)。8.权利要求5-7中任一项的电化学装置，其中LixMny(BO3)以LiMn(BO3)形式存在于电极内。9.权利要求1-8中任一项的电化学装置，其中LixMny(BO3)的至少约20wt%表现出单斜晶系。10.权利要求9的电化学装置，其中电化学装置中LixMny(BO3)的至少约50wt%表现出单斜晶系。11.权利要求10的电化学装置，其中电化学装置中LixMny(BO3)的至少约80wt%表现出单斜晶系。12.权利要求11的电化学装置，其中电化学装置中LixMny(BO3)的至少约95wt%表现出单斜晶系。13.权利要求1-12中任一项的电化学装置，其中当LixMny(BO3)在至少11.ImA/g的电流倍率下充电至4. 5V并且放电至2. OV时，LixMny(BO3)表现出至少约96mA h/g的储能容量。14.权利要求1-13中任一项的电化学装置，其中电极进一步包含粘合剂。15.权利要求14的电化学装置，其中粘合剂包括聚四氟乙烯。16.权利要求14或15中任一项的电化学装置，其中粘合剂包括聚偏氟乙烯。17.权利要求1-16中任一项的电化学装置，其中电极进一步包含碳。18.权利要求1-17中任一项的电化学装置，其中LixMny(BO3)以LiMn(BO3)形式存在。19.一种电化学装置，包括具有单斜晶系的LixMnyAzBO3，其中x大于0，y大于0，z不大于约O. 2，并且A当存在时为Fe、Mg、Cu、Zn、Co、Ni或Ca的一种或多种。20.权利要求19的电化学装置，其中z为O。21.权利要求19或20中任一项的电化学装置，其中LixMnyAzBO3基本由LixMny(BO3)组成。22.权利要求19-21中任一项的电化学装置，其中A是Fe。23.权利要求19-22中任一项的电化学装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：G·塞德，J·C·金，B·康，C·J·穆尔，G·霍迪亚，
申请(专利权)人：麻省理工学院，
类型：
国别省市：
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