[发明专利]制造锂二次电池用阴极的组合物和方法

权利要求书

1.一种二次电池用阴极组合物，其包含式Li₂MnPO₄F的锂锰类氟磷酸盐化合物。

2.根据权利要求1所述的阴极组合物，其中，

所述式Li₂MnPO₄F的化合物所具有的一次粒径为约300nm或更小。

3.根据权利要求1所述的阴极组合物，其中，

所述式Li₂MnPO₄F的化合物用碳涂布。

4.根据权利要求3所述的阴极组合物，其中，

所述经涂布的式Li₂MnPO₄F的化合物所表现出的放电势坪为约3.7V～约4.0V，以及在约2.0V放电时的放电容量为约100mAhg^-1或更高，在约1.0V放电时的放电容量为约200mAhg^-1或更高。

5.一种制备二次电池用阴极组合物的方法，其包括：

(i)通过球磨研磨来混合钠氧化物(Na)或其前体、锰氧化物(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)在空气氛中于约300℃预处理步骤(i)的所述混合物约2小时；

(iii)于约500℃～约550℃烧结所述经预处理的混合物来合成Na₂MnPO₄F结构的化合物；和

(iv)通过离子交换使锂源嵌入到步骤(iii)制备的Na₂MnPO₄F结构的所述化合物中以制备Li₂MnPO₄F结构的所述锂二次电池用阴极组合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

所述步骤(i)的混合物通过球磨研磨混合约6小时。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，

步骤(iv)还包括，通过锂嵌入/钠脱嵌来使锂离子嵌入到步骤(iii)得到的式Na₂MnPO₄F结构的所述化合物中。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，

步骤(iv)还包括使钠从步骤(iii)制备的式Na₂MnPO₄F结构的所述化合物中化学脱嵌、并且使锂化学嵌入到Na₂MnPO₄F结构的所述化合物中的步骤。

9.根据权利要求5所述的方法，还包括：

(v)通过球磨研磨以约60∶40～约90∶10的比例来混合步骤(iv)制备的Li_xNa_2-xMnPO₄F结构的所述阴极组合物与碳导电材料，以制备涂布混合物；和

(vi)使用所述涂布混合物来涂布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、乙炔碳黑、Ketchen碳黑、和碳。

11.根据权利要求5所述的方法，其中，

所述钠氧化物的前体选自磷酸钠、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、和任何其混合物。

12.根据权利要求5所述的方法，其中，

所述锰氧化物的前体选自锰金属、氧化锰、草酸锰、醋酸锰、硝酸锰、和任何其混合物。

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、和任何其混合物。

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14所述的方法，其中，

进行所述离子交换时使用至少0.5M的LiBr或至少0.5M的LiI。

16.一种制备导电性改进的阴极表面的方法，其包括：

(i)通过球磨研磨来混合钠氧化物(Na)或其前体、锰氧化物(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)在空气氛中于约300℃预处理步骤(i)的所述混合物约2小时；

(iii)于约500℃～约550℃烧结所述经预处理的混合物来合成Na₂MnPO₄F结构的化合物；

(iv)通过离子交换使锂源嵌入到步骤(iii)制备的Na₂MnPO₄F结构的所述化合物中以制备Li₂MnPO₄F结构的所述锂二次电池用阴极组合物；

(v)通过球磨研磨以约60∶40～约90∶10的比例来混合步骤(iv)制备的Li₂MnPO₄F结构的所述阴极组合物与碳导电材料，以制备涂布混合物；和

(vi)使用所述涂布混合物来涂布阴极表面，从而制备导电性改进的阴极表面。