[发明专利]硼酸锰锂化合物

说明书

相关申请

本申请要求由Ceder等在2010年5月7日提交的题为“LithiumManganese Borate Compounds(硼酸锰锂化合物)”的美国临时专利申请序列号61/332,502的优先权，该申请在此引入作为参考。

技术领域

本发明总的涉及某些锂材料，包括硼酸锰锂（lithium manganeseborate）材料。该材料在多种应用例如储能中引起兴趣。

背景技术

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。

发明概述

本发明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，本发明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，本发明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Li_xMn_y(BO₃)。在一些情形中，x和y各自大于0。在另一组实施方案中，电化学装置包括具有单斜晶系的Li_xMn_yA_zBO₃。在一些实施方案中，x大于0，y大于0，z不大于约0.2，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，本发明总的涉及一种制品。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Li_xMn_yA_zBO₃，其中x大于0，y大于0，z不大于约0.2，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，本发明涉及一种方法。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Li_xMn_yA_zBO₃，其中x大于0，y大于0，z不大于约0.2，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Li_xMn_yA_zBO₃，其中x大于0，y大于0，z不大于约0.2，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，本发明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，本发明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，本发明的其他优点和新的特征将从下面的本发明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发明的非限定实施方案，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发明的情况下也没有示出本发明的每个实施方案的每个部件。在图中：

图1A-1B说明了根据本发明一个实施方案的材料的XRD数据和Rietveld修正的结果；

图2说明了根据本发明另一个实施方案的材料的充电和放电曲线；

图3说明了根据本发明另一个实施方案的材料的充电和放电曲线；

图4A-4B说明了在本发明的另一个实施方案中LiMn(BO₃)的各种晶体结构；

图5是根据本发明一个实施方案的涂覆碳的LiMnBO₃的HRTEM图；和