[发明专利]锂过渡金属氧化物的氟钝化方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂过渡金属氧化物的氟钝化处理方法，包括：(a)准备粉末或块形态的锂过渡金属氧化物的步骤；(b)利用含氟的原料气体生成等离子体的步骤；以及(c)利用所述等离子体处理所述锂过渡金属氧化物的步骤。

背景技术

蓄电池(secondarycell)是将外部电能转换成化学能并储存且根据需要生成电能的元件。通常使用的蓄电池有铅蓄电池、镍镉(NiCd)蓄电池、镍氢(NiH)蓄电池、锂(Li)蓄电池、锂离子聚合物(Li-ionpolymer)蓄电池等。

其中，锂蓄电池是利用锂的氧化还原反应原理储存电能的元件。锂蓄电池的能量密度是目前使用的镍氢蓄电池的两倍以上，比其他蓄电池小、轻，因此有利于小型化，并且使用时间长。并且相比于其他蓄电池自放电少且储存效果强，具有良好的充放电周期。由于具有这些优点，尤其频繁重复充放电也不会造成放电容量减少的储存效果，因此锂蓄电池不仅作为手机、笔记本、数码相机等小型电子产品的电源，并且还广泛用作混合动力车辆、插电式车辆、电动车辆的中大型电池、太阳能储存用大型电池等。

目前用作这种锂蓄电池的阳极的物质有LiCoO₂、LiNiO₂等层状系材料、LiMn₂O₄等尖晶石系材料、LiFePO₄等橄榄石系材料、Li₂MnSiO₄等硅酸盐系材料。

采用所述阳极活性物质的锂蓄电池在反复充放电的情况下寿命急剧下降。其原因在于电池内部的水分或其他影响造成电解质分解或活性物质劣化，电池的内部电阻增大造成的现象。因此，目前在致力于研究解决这种问题。

引起这种问题的原因之一在于电解质内的锂之外的离子及物质与阳极发生不必要的反应。用于解决这种问题的目前已知方法之一是通过用氟钝化阳极物质切断阳极物质与电解质发生不必要的反应。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于对作为锂离子蓄电池阳极材料的锂过渡金属氧化物进行氟(F)钝化，切断与电解质发生不必要的反应，以此提高锂离子蓄电池的性能。

技术方案

本发明的一个方面提供一种锂过渡金属氧化物的氟钝化方法，包括：(a)准备粉末或块形态的锂过渡金属氧化物的步骤；(b)利用含氟的原料气体生成等离子体的步骤；以及(c)利用所述等离子体处理所述锂过渡金属氧化物的步骤。

含氟的原料气体为含氟的气体，例如是三氟化氮(NF₃)、氟(F₂)、氟代烃(CxHyFz)、氟化氢(HF)、四氟化碳(CF₄)及六氟化硫(SF₆)。所述气体可以单独使用，也可以与其他预定气体混合使用。混合使用的所述气体可以是能够在大气压发生的任意种气体。根据目的，可以是气态或气雾态。例如，可以是甲烷(CH₄)、乙炔(C₂H₂)、肼(N₂H₂)、氢气(H₂)、四氯化碳(CCl₄)、二氧化氯(ClO₂)、氯气(Cl₂)、溴化氢(HBr)及溴(Br₂)。

生成等离子体的方法也不受特殊限定。因此，本发明可以采用生成等离子体的一般装置。如，在大气压状态下生成等离子体的介质阻挡放电(dielectricbarrierdischarge；DBD)型等离子体装置、容性耦合等离子体(capacitivelycoupledplasma；CCP)型等离子体装置、变压器耦合等离子体/电感耦合等离子体(transformercoupledplasma；TCP)/(inductivelycoupledplasma；ICP)型等离子体装置、利用微波生成等离子体的电子回旋共振(electroncyclotronresonance；ECR)型等离子体装置、表面波等离子体(surfacewaveplasma；SWP)型等离子体装置等。并且，本发明使用的等离子体可以表示低温等离子体，但并非受限于此。因此，应理解为利用公知的各种等离子体炬(torch)生成的高温等离子体也属于本发明使用的等离子体的范围。