[发明专利]LMO产品的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括锂-锰尖晶石的新型产品，被称为“LMO产品”，且涉及用于制造这种产品的新的方法。

背景技术

术语“锂-锰尖晶石”或“LMO”通常指具有尖晶石结构AB₂O₄的材料，其中，位置A由锂占据，位置B由锰占据，位置B可掺杂有元素B′，且位置A相对于位置B可表现出亚化学计量或超化学计量，因此，该产品遵守通式Li_（1+x）Mn_（2-y）B′_yO₄，其中，-0.20≤x≤0.4且0≤Y≤1，元素B′选自铝、钴、镍、铬、铁、镁、钛、钒、铜、锌、镓、钙、铌、钇、钡、硅、硼、锆和它们的混合物。具有通式为Li_（1+x）Mn_（2-y）B′_yO₄的尖晶石结构的所述产品的空间电中性通过氧含量来确保。LiMn₂O₄是LMO具体的示例。

LMO尤其用于制造锂离子电池的阴极。其通常通过以下方法进行制造：

-共沉淀/溶胶-凝胶，

-在固体路径中通过烧结合成，或

-前体的合成和热解。

这些复杂的方法导致了高成本。

因此，需要一种可以以较低的成本以及以工业量制造LMO的新颖方法。本发明的目的是满足这种需要。

发明内容

根据本发明，该目的通过包括LMO的产品、甚至是由LMO组成的产品（称为“LMO产品”）实现，值得注意的是，LMO产品是熔凝的，即，通过熔化、然后凝固获得。

虽然通过熔化凝固来制造产品是公知的，但与先前看法相反，发明人发现该技术可用于制造LMO。

有利的是，因此，根据本发明的产品可以以降低的成本以及以工业量来制造。

根据本发明的产品优选是退火产品，即，在凝固后经过热处理的产品。

所获得的LMO的含量和性质尤其取决于起始进料的组成。然而，根据本发明的产品通常是多晶的。

在本发明的一个实施方式中，熔凝产品包括大于50%的LMO含量（排除杂质），所述LMO具有li摩尔含量的锂、b′摩尔含量的掺杂元素和m摩尔含量的锰，从而假设x=(2·li/（m+b′)）-1和y=2·b′/（m+b′)，

-x≥-0.20，优选x≥-0.15，优选x≥-0.1，优选x≥0且x≤0.4，优选x≤0.33，优选x≤0.2，甚至x≤0.1，以及

-0≤y≤1，优选y≤0.8，优选y≤0.6，优选y≤0.4，优选y≤0.3。

变量x和y对应于根据本发明产品的可选地掺杂的锂锰尖晶石结构Li_(1+x)Mn_(2-y)B′_yO₄的x和y的原子比例。

随后，在本说明书中给出产品的LMO含量的限定。

优选地，根据本发明的产品还包括下面的可选特征中的一个特征、优选地数个特征：

-LMO含量（排除杂质）大于60%，优选大于70%，优选大于90%，优选大于99%，更优选大于99.9%，甚至是100%；

-LMO和杂质的至100%的剩余物，按重量计大于60%、大于80%、大于90%、大于95%、大于98%、大于99%、甚至是100%，优选由其它形式的LMO的成分组成；

-元素B′是用于锰的掺杂剂，且该掺杂剂选自铝、钴、镍、铬、铁、镁、钛、钒、铜、锌、镓和它们的混合物。这是由于这些掺杂剂显著提高根据本发明的产品制造的电极可以承受的充电/放电循环的次数和/或所述电极的电容量；

-所使用的元素B′选自铝、钴、镍、铬、铁和它们的混合物；

-优选地，杂质（以氧化物的形式表示）的按重量计的总含量小于1%，优选小于0.7%，优选小于0.4%，优选小于0.1%；

-在优选实施方式中，杂质是除了锂、元素B′、锰以外的所有元素和这些元素的组合。尤其是，当元素B′不包括铝、钴、镍、铬、铁、镁、钛、钒、铜、锌、镓、钙、铌、钇、钡、硅、硼或锆时，可分别遇到元素钠、钾、甚至是铝、钴、镍、铬、铁、镁、钛、钒、铜、锌、镓、钙、铌、钇、钡、硅、硼或锆作为杂质；

-优选地，

-Na₂O<0.1%，优选Na₂O<0.07%，优选Na₂O<0.05%，和/或