[发明专利]电池用电极材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物材料的制造方法，特别是有关一种电池用电极材料的制造方法。

背景技术

随着科技的进步，传统能源如煤、石油及天然气的消耗量持续升高。由于天然能源的存量有限，因此，各国都持续在研发新的替代能源以取代传统能源，而电池便是一种重要且具实用价值之选择。

特别是，目前的电子信息时代使得对电池的需求快速增长。现阶段电池的发展，除了电池设计与电池制作技术需要进一步突破外，对于电池的电极材料的要求也需要提升。一般来说，若电极材料的结构特性不佳，则会导致电池效能受影响。而且，从现有的文献可知，虽然电极材料的化学组成相同，但制备方式发生变化后，其性能可大为改变较多。因此，如何发展新颖的制备方式以制造高性能的电极材料将是电池相关领域研究的重点之一。

此外，在一些专利上也揭露了关于电极材料及其制造方法的相关技术，例如US 2006/0147365A1；US 2005/0069484A1；JP 2002134115A2；EP1553647A1。以上文献皆为本申请的参考文献。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种电池用电极材料的制造方法，其能够缩短材料的制备时间，有效降低材料的离子错位情况，以及提升材料结构的稳定性。

本发明提出一种电池用电极材料的制造方法。此方法为，先提供具结晶结构的反应前体，此反应前体为Na_xM_yM’_zO₂，M、M’为不相同的金属。然后，将反应前体分散于溶剂中，并加入锂金属盐，而形成混合液。之后，对混合液实施微波加热，锂金属盐的锂离子与反应前体的钠离子产生离子交换，以形成Li_xM_yM’_zO₂作为电极材料。其中微波加热的温度介于60℃～200℃之间，微波加热的时间介于3分钟至240分钟之间，微波加热所使用的微波频率介于300MHz～300GHz之间，微波加热所使用的微波功率介于1W～500W之间。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述M为铁、钴、镍、锰、钒、铬或铝。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述M’为铁、钴、镍、锰、钒、铬或铝。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述电极材料为Li_xM_yM’_zO₂，而0.01＜x≤1，0.01＜z＜1，y＝1-z。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述电极材料为Li_xM_yM’_zO₂，而0.01＜x≤1，0.01＜z＜2，y＝2-z。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述溶剂为可溶解该锂金属盐的有机溶剂或无机溶剂。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述锂金属盐为溴化锂或氯化锂。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述反应前体的钠离子与该电极材料的锂离子的浓度比值(Na/Li)为2～20。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述反应前体的钠离子与该电极材料的锂离子的浓度比值(Na/Li)为2～8。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述微波加热所使用的微波功率为100W。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述反应前体的制造方法例如是溶胶凝胶法或固态烧结法。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述电池用电极材料为层状结晶结构、尖晶石结晶结构或橄榄石结晶结构。

依照本发明的实施例所述电池用电极材料的制造方法，上述电池用电极材料可应用于燃料电池或锂离子电池。

本发明的方法使用微波加热来进行离子交换以制造电极材料。与常规的方法相比，本发明的方法的制造时间可较为缩短，且制造方法简单。而且，本发明的方法可提升电极材料的结构稳定性，以及提高电池的效能。

附图说明

图1为依照本发明的实施例所绘示的电池用电极材料的制造步骤图。

图2为利用溶胶凝胶法制备的NaNi_0.5Mn_0.5O₂的XRD图谱，以及NaNiO₂与NaMnO₂的JCPDS标准图谱。