采用超快速燃烧法的纳米电极材料合成方法及用该方法合成的纳米电极材料技术

本发明专利技术涉及电极材料合成方法，尤其涉及采用超快速燃烧法，完全不需经过合成电极材料所需的反应产物热处理工艺及其它附加过程即清洁、过滤和烘干工艺，采用在几秒至几分钟内即可获得产物的超快速燃烧法的纳米电极材料合成方法及用该方法合成的纳米电极材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电极材料的合成方法，尤其涉及采用超快速燃烧法，完全不需要经过合成电极材料所需的反应产物的热处理工艺及其它附加过程即清洁、过滤和烘干工艺，在几秒至几分钟内即可获得产物的纳米电极材料合成方法及用该方法合成的纳米电极材料。
技术介绍
二次电池随着电子产业、移动通信等各种信息通讯移动IT产品的快速发展已广泛普及，并依托混合动力汽车生产技术,对大容量、能量密度高的电池的要求日益提高,随 之对其中性能最佳的锂二次电池的要求也开始增多，为满足这些要求，对电极材料中活性物质的性能改善要求也处于上升趋势。阳极、阴极、电解质是锂二次电池的三个核心构成要素。作为锂二次电池阳极活性物质主要使用 LiCo02、LiMn2O4, LiNiO2, Li (Mn，Ni，Co)O2, LiMnO2, LiFePO4，等锂过渡金属化合物。这些物质是在结晶结构内随着锂离子的嵌入/脱离产生电气化学反应。锂二次电池的应用领域也不再局限于小型电子产品，而是不断扩展其领域，大幅提高了便推式、移动式电子产品、混合动力汽车等产业活动效率，但因电池的热不稳定性和高昂价格以及制造所需时间长等缺陷，以价廉、安全性优秀的材料开发及缩短制造工艺时间和提高经济效率为目的的研究工作随之展开。在电池的材料中，通过对价格、安全性、容量等方面的改进，可以发挥最大效果的阳极材料中最普遍的物质就是LiCoO2,其传导性和性能都很良好，但存在价格高和安全性方面的问题，因此正在研究一种含钴的可以取代阳极物质的物质。在其有力的后补物质中LiFePO4的理论容量为170mAh/g，其理论容量可以根据条件调整，而且从价格和安全性上也具有很大优势。但，LiFePO4也存在一大缺陷就是传导度低。不但物质本身的电导性下降，而且粒子大会导致其离子传导性也下降。为解决这些问题，开始研究各种方法，如粒子小，且将粒子的分布均勻地合成，提高锂离子的扩散速度，以提升倍率性能(rate c apabilty),或者利用碳涂层提高电导性等方法。然而，为了利用上述现有的固相反应法、溶胶凝胶法、水热合成法、共沉淀法，合成具有高结晶性的LiFePO4，需经过高温热处理工艺，而且多元醇方法也需经过清洗工艺、过滤以及烘干工艺而不但增加合成工艺的复杂性，时间效率也低下。
技术实现思路
技术问题本专利技术人为克服所述现有技术存在的各种缺陷和问题，经过努力完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供一种完全不需经过现有合成方法中为提升结晶性必须实施的尾端工艺及其它附加工艺，仅在常温下合成也可以合成结晶性优秀且粒子均匀的纳米电极材料的合成方法及用该方法合成的纳米电极材料。本专利技术的另一目的在于提供一种采用与现有的为提高电极材料的传导性须经过添加新的第三物质等烦琐过程并人为地实施碳涂层的合成方法不同的方法，即合成电极材料的同时均匀地实施碳涂层的具有纳米结晶结构的纳米电极材料合成方法及用该方法合成的纳米电极材料。本专利技术的又一目的在于提供一种价格竞争优势极强且大幅提高生产效率而易于实现价廉、大型化，而且应用于电极材料即阳极活性物质时，不但稳定性高，离子传导度也可以得到提高的可预期高放电容量的纳米电极材料合成方法及用其合成的纳米电极材料。本专利技术的又一目的在于提供一种纳米电极材料合成方法及用其合成的纳米电极材料以及利用该纳米电极材料的二次电池，由于其初期放电容量高、充放电的次数多，并且放电容量不会大幅下降等电气化学性质稳定，从而能够适用于稳定性要求高且需要大容量 的混合(hybrid)动力汽车电池。本专利技术的目的不限于以上所述的目的，本领域的技术人员可以从以下说明内容中明确了解到未提及的另一些目的。技术方案为达到所述目的，本专利技术提供一种纳米电极材料的合成方法，其包括以下步骤将多元醇(polyols)溶剂、过渡金属化合物、多酸阴离子系化合物、锂系化合物及可燃性液体进行混合制备反应溶液；燃烧所述反应溶液以及回收燃烧所述反应溶液后剩余的粒子获得纳米电极材料。根据本专利技术优选的实施例，制备的所述反应溶液中包含的过渡金属化合物多酸阴离子系化合物锂系化合物的摩尔比为I : I : I。根据本专利技术优选的实施例，所述多元醇溶剂选自乙二醇(EG)、二甘醇(DEG)、三甘醇(TEG)、四甘醇(TTEG)、丙二醇(PG)以及丁二醇(BG)中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述过渡金属化合物选自Fe系化合物、Mn系化合物、Ni系化合物、Co系化合物、Ti系化合物以及V系化合物中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述Fe系化合物选自Fe (CH3COO) 2、Fe (NO3) 2、Fe C2O2,FeSO4, FeCl2, FeI2 以及 FeF2 中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述Mn化合物选自Mn (CH3COO) 2、Mn (NO3) 2、MnSO4、MnC2O2,MnCl2,MnI2 以及 MnF2 中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述Ni系化合物选自Ni(CH3C00)2、Ni (N03)2> Ni SO4,NiC2O2, NiCl2, NiI2 以及 NiF2 中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述Co系化合物选自Co (CH3COO) 2、Co (NO3) 2、C oS04、CoC2O2, CoCl2, CoI2 以及 CoF2 中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述Ti系化合物选自TiH2或者TTIP中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述V系化合物选自V (CH3COO) 2、V (NO3) 2、VSO4、VC2O2、VCl2^VI2以及VF2中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述多酸阴离子系化合物是磷酸离子系化合物或者硫磺酸离子系化合物。根据本专利技术优选的实施例，所述磷酸离子系化合物选自NH4H2PCV H3PO4, (NΗ4)2ΗΡ04以及(NH4)3PO4中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述硫磺酸离子系化合物选自H2S04、(NH4)2SO4, FeS04, MnSO4, NiSO4, CoSO4, VSO4 以及 TiSO4 中的至少一种。根据本专利技术优选的实施例，所述锂系化合物选自CH3C00Li、LiOH, LiN03、L iC03、Li3PO4以及LiF中的至少一种。 根据本专利技术优选的实施例，所述可燃性液体选自乙醇、甲醇、丙酮、清油(painting oil)、乙醛、稀释剂、煤油以及汽油中的至少一种。另外，本专利技术又提供一种纳米电极材料，其是利用上述的方法中任意一种合成方法合成。根据本专利技术优选的实施例，所述纳米电极材料选自LiFePCV LiCoPO4, LiNiPO4、LiTiPO4, LixVy (PO4) z、LixTiy (PO4) z、LixVy (PO4) y、LiVPO4F, LixFey (SO4) z、LixMny (SO4) z、LixCoy(SO4)z, LixNiy(SO4)z, LixTiy(SO4)z 以及 LixVy (SO4)z 中的一种，其中，所述 x、y 和 z 为整数。根据本专利技术优选的实施例，所述纳米电极材料是具有碳涂层的纳米结晶结构。根据本专利技术优选的实施例，所述纳米结晶结构具有2nm至3nm厚的碳涂层。另外，本专利技术又提供一种二次电池，其包含上述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：金在国，金恩贞，俞仁善，林真燮，
申请(专利权)人：全南大学校产学协力团，
类型：
国别省市：