[发明专利]制造用于二次电池的阴极的组合物和方法

权利要求书

1.一种用于锂二次电池的阴极组合物，其包括：式Li_xNa_2-xMnPO₄F的化合物。

2.根据权利要求1所述的阴极组合物，其中所述式Li_xNa_2-xMnPO₄F的化合物具有约300nm或更小的一次粒度。

3.根据权利要求1所述的阴极组合物，其中将所述式Li_xNa_2-xMnPO₄F的化合物用碳涂覆。

4.根据权利要求3所述的阴极组合物，其中涂覆的式Li_xNa_2-xMnPO₄F的化合物具有约3.7V至约4.0V的放电势坪。

5.一种制备用于锂二次电池的阴极组合物的方法，其包括：

(i)通过球磨混合氧化钠(Na)或其前体、氧化锰(Mn)或其前体、磷酸盐(P)或其前体、和氟化物(F)或其前体，以制备混合物；

(ii)在空气气氛下在约300℃预处理步骤(i)的混合物约2小时；

(iii)在约500℃至约550℃烧制预处理的混合物，以合成结构Na₂MnPO₄F的化合物；和

(iv)通过离子交换将锂源插入到从步骤(iii)制备的结构Na₂MnPO₄F的化合物中，以制备结构Li_xNa_2-xMnPO₄F的用于锂二次电池的阴极组合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(i)的混合物通过球磨混合约6小时。

7.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(iv)还包括通过锂插入/钠脱插将锂离子插入到从步骤(iii)制备的结构Na₂MnPO₄F的化合物中。

8.根据权利要求5所述的方法，其中步骤(iv)还包括将钠从由步骤(iii)制备的结构Na₂MnPO₄F的化合物中化学脱插，并将锂化学插入到所述结构Na₂MnPO₄F的化合物中的步骤。

9.根据权利要求5所述的方法，还包括：

(v)通过球磨将由步骤(iv)制备的结构Li_xNa_2-xMnPO₄F的阴极组合物与碳导电材料以约60∶40至约90∶10的比例混合，以制备涂覆混合物；和

(vi)用所述涂覆混合物涂覆阴极表面以改善导电性。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述碳导电材料选自柠檬酸、蔗糖、super-P、乙炔黑、Ketchen Black、和碳。

11.根据权利要求5所述的方法，其中所述氧化钠的前体选自磷酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、醋酸钠、硫酸钠、亚硫酸钠、氟化钠、氯化钠、溴化钠、及其任何混合物。

12.根据权利要求5所述的方法，其中所述氧化锰的前体选自金属锰、氧化锰、草酸锰、醋酸锰、硝酸锰、及其任何混合物。

13.根据权利要求5所述的方法，其中所述磷酸盐的前体选自磷酸铵、磷酸钠、磷酸钾、及其混合物。

14.根据权利要求5所述的方法，其中所述锂源是LiBr或LiI。

15.根据权利要求12所述的方法，其中用至少0.5M的LiBr或至少0.5M的LiI进行所述离子交换。

16.一种制备具有改善的导电性的阴极表面的方法，其包括：

(i)通过球磨混合氧化钠(Na)或其前体、氧化锰(Mn)或其前体、磷酸盐(P)或其前体、和氟化物(F)或其前体，以制备混合物；

(ii)在空气气氛下在约300℃预处理步骤(i)的混合物约2小时；

(iii)在约500℃至约550℃烧制预处理的混合物，以合成结构Na₂MnPO₄F的化合物；

(iv)通过离子交换将锂源插入到从步骤(iii)制备的结构Na₂MnPO₄F的化合物中，以制备结构Li_xNa_2-xMnPO₄F的用于锂二次电池的阴极组合物；

(v)通过球磨将由步骤(iv)制备的结构Li_xNa_2-xMnPO₄F的阴极组合物与碳导电材料以约60∶40至约90∶10的比例混合，以制备涂覆混合物；和

(vi)用所述涂覆混合物涂覆阴极表面，从而制备具有改善的导电性的阴极表面。