ES2960545T3 - Material particulado, procedimiento para su fabricación y uso - Google Patents
Material particulado, procedimiento para su fabricación y uso Download PDFInfo
- Publication number
- ES2960545T3 ES2960545T3 ES20756899T ES20756899T ES2960545T3 ES 2960545 T3 ES2960545 T3 ES 2960545T3 ES 20756899 T ES20756899 T ES 20756899T ES 20756899 T ES20756899 T ES 20756899T ES 2960545 T3 ES2960545 T3 ES 2960545T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- range
- particulate material
- carried out
- present
- material according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 title description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910005518 NiaCobMnc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 52
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 21
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 16
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 10
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 9
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- -1 for example Chemical class 0.000 description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 27
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 20
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 15
- 239000002585 base Substances 0.000 description 14
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 7
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 6
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 5
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 5
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 1-decene Chemical compound CCCCCCCCC=C AFFLGGQVNFXPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CRSBERNSMYQZNG-UHFFFAOYSA-N 1-dodecene Chemical compound CCCCCCCCCCC=C CRSBERNSMYQZNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 4
- 229910001290 LiPF6 Inorganic materials 0.000 description 4
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 230000035611 feeding Effects 0.000 description 4
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 4
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 4
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 4
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 4
- AREPHAPHABGCQP-UHFFFAOYSA-N 1-(dimethylamino)-3-[2-[2-(4-methoxyphenyl)ethyl]phenoxy]propan-2-ol Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1CCC1=CC=CC=C1OCC(O)CN(C)C AREPHAPHABGCQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 description 3
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SPEUIVXLLWOEMJ-UHFFFAOYSA-N 1,1-dimethoxyethane Chemical compound COC(C)OC SPEUIVXLLWOEMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N Methyl acrylate Chemical compound COC(=O)C=C BAPJBEWLBFYGME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N aluminium nitrate Chemical compound [Al+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 229940069096 dodecene Drugs 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 description 2
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010671 solid-state reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N triphenyl phosphate Chemical compound C=1C=CC=CC=1OP(OC=1C=CC=CC=1)(=O)OC1=CC=CC=C1 XZZNDPSIHUTMOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004178 (C1-C4) alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PRJNEUBECVAVAG-UHFFFAOYSA-N 1,3-bis(ethenyl)benzene Chemical compound C=CC1=CC=CC(C=C)=C1 PRJNEUBECVAVAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VDFVNEFVBPFDSB-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxane Chemical compound C1COCOC1 VDFVNEFVBPFDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical group O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 1-butoxybutane Chemical compound CCCCOCCCC DURPTKYDGMDSBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 2-Ethylhexyl acrylate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C=C GOXQRTZXKQZDDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WDQMWEYDKDCEHT-UHFFFAOYSA-N 2-ethylhexyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C(C)=C WDQMWEYDKDCEHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 3-methylideneoxolane-2,5-dione Chemical compound C=C1CC(=O)OC1=O OFNISBHGPNMTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAFNJMIOTHYJRJ-UHFFFAOYSA-N Diisopropyl ether Chemical compound CC(C)OC(C)C ZAFNJMIOTHYJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acrylate Chemical compound CCOC(=O)C=C JIGUQPWFLRLWPJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010171 Li2MoO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007549 Li2SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013375 LiC Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000552 LiCF3SO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013426 LiN(SO2F)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004619 Na2MoO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical class OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006373 Solef Polymers 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910011006 Ti(SO4)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- XYLMUPLGERFSHI-UHFFFAOYSA-N alpha-Methylstyrene Chemical compound CC(=C)C1=CC=CC=C1 XYLMUPLGERFSHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ACKHWUITNXEGEP-UHFFFAOYSA-N aluminum cobalt(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Al+3].[Co+2].[Ni+2] ACKHWUITNXEGEP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N butyl acrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C=C CQEYYJKEWSMYFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- CXULZQWIHKYPTP-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[O--].[O--].[Mn++].[Co++].[Ni++] CXULZQWIHKYPTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N dimethoxymethane Chemical compound COCOC NKDDWNXOKDWJAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N ethenyl propanoate Chemical compound CCC(=O)OC=C UIWXSTHGICQLQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLKFAASOGCDTDT-UHFFFAOYSA-N ethoxymethoxyethane Chemical compound CCOCOCC KLKFAASOGCDTDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)=C SUPCQIBBMFXVTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical class [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000006138 lithiation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001547 lithium hexafluoroantimonate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001540 lithium hexafluoroarsenate(V) Inorganic materials 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001537 lithium tetrachloroaluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 description 1
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Inorganic materials [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L manganese dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mn+2] IPJKJLXEVHOKSE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 description 1
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N pent‐4‐en‐2‐one Natural products CC(=O)CC=C PNJWIWWMYCMZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920005629 polypropylene homopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006855 reductive lithiation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 description 1
- 235000015393 sodium molybdate Nutrition 0.000 description 1
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- HDUMBHAAKGUHAR-UHFFFAOYSA-J titanium(4+);disulfate Chemical compound [Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O HDUMBHAAKGUHAR-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- PJANXHGTPQOBST-UHFFFAOYSA-N trans-Stilbene Natural products C=1C=CC=CC=1C=CC1=CC=CC=C1 PJANXHGTPQOBST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PJANXHGTPQOBST-VAWYXSNFSA-N trans-stilbene Chemical group C=1C=CC=CC=1/C=C/C1=CC=CC=C1 PJANXHGTPQOBST-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000385 transition metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- OACSUWPJZKGHHK-UHFFFAOYSA-N tribenzyl phosphate Chemical compound C=1C=CC=CC=1COP(OCC=1C=CC=CC=1)(=O)OCC1=CC=CC=C1 OACSUWPJZKGHHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMQDTYVODWKHNT-UHFFFAOYSA-N tris(2,2,2-trifluoroethyl) phosphate Chemical compound FC(F)(F)COP(=O)(OCC(F)(F)F)OCC(F)(F)F ZMQDTYVODWKHNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003755 zirconium compounds Chemical class 0.000 description 1
- LBVWQMVSUSYKGQ-UHFFFAOYSA-J zirconium(4+) tetranitrite Chemical compound [Zr+4].[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O.[O-]N=O LBVWQMVSUSYKGQ-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Nickelates
- C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
- C01G53/44—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
- C01G53/50—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Nickelates
- C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
- C01G53/44—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
- H01M4/623—Binders being polymers fluorinated polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/50—Solid solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/11—Powder tap density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Material particulado de la composición Li1+xTM1-xO2 en el que x está en el intervalo de 0,1 a 0,25 y TM es una combinación de elementos según la fórmula general (I) (NiaCobMnc)1-dM1 d (I) en el que a está en el en el intervalo de 0,30 a 0,38, estando b en el intervalo de cero a 0,05, estando c en el intervalo de 0,60 a 0,70, y estando d en el intervalo de cero a 0,05, M1 se selecciona entre Al, Ti, Zr , Mo, Mg, B, y combinaciones de al menos dos de los anteriores, a + b + c = 1, en donde dicho material en partículas tiene un diámetro de partícula promedio D50 en el rango de 2 a 20 μm y en donde dicho material en partículas tiene una densidad prensada en el intervalo de 2,75 a 3,1 g/cm3. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Material particulado, procedimiento para su fabricación y uso
La presente invención está dirigida a un material particulado de la composición Lii+xTMi-xO2 en la que x está en el intervalo de 0,1 a 0,2 y TM es una combinación de elementos de acuerdo con la fórmula general (I) (NiaCobMnc)1-dM1d (I) en la que
a está en el intervalo de 0,30 a 0,38,
b está en el intervalo de cero a 0,05.
c está en el intervalo de 0,60 a 0,70, y
cero < d < 0,05,
M1 se selecciona entre Al, Ti, Zr, Mo, Mg, B y combinaciones de al menos dos de los anteriores, a b c = 1,
en el que material particulado tiene un diámetro promedio de partícula D50 en el intervalo de 2 a 20 pm
y en el que dicho material particulado tiene una densidad prensada comprendida en el intervalo de 2,75 a 3,2 g/cm3, determinada a una presión de 250 MPa.
Los óxidos de metales de transición litiados se usan actualmente como materiales activos de electrodo para baterías de iones de litio. En los últimos años se ha llevado a cabo una amplia labor de investigación y desarrollo para mejorar propiedades como la densidad de carga y la energía específica, pero también otras propiedades como la reducción de la vida útil del ciclo y la pérdida de capacidad, que pueden afectar negativamente a la vida útil o la aplicabilidad de una batería de iones de litio. Se han llevado a cabo esfuerzos adicionales para mejorar los procedimientos de fabricación.
Muchos materiales activos de electrodos discutidos hoy en día son del tipo de óxido de níquel-cobalto-manganeso litiado ("materiales NCM") u óxido de níquel-cobalto-aluminio litiado ("materiales NCA").
En un proceso típico de fabricación de materiales catódicos para baterías de iones de litio, primero se forma el denominado precursor por medio de la coprecipitación de los metales de transición como carbonatos, óxidos o preferentemente como hidróxidos que pueden ser básicos o no. A continuación, el precursor se mezcla con una sal de litio tal como, por ejemplo, LiOH, Li2Oo, especialmente, Li2CO3, y se calcina a altas temperaturas. La(s) sal(es) de litio se puede(n) emplear como hidrato(s) o en forma deshidratada. La calcinación (o cocción) generalmente también denominada tratamiento térmico o tratamiento térmico del precursor - se lleva a cabo normalmente a temperaturas comprendidas en el intervalo de 600 a 1.000 °C. Durante el tratamiento térmico se produce una reacción en estado sólido y se forma el material activo del electrodo. En los casos en que se usan hidróxidos o carbonatos como precursores, la reacción en estado sólido sigue a una eliminación de agua o dióxido de carbono. El tratamiento térmico se lleva a cabo en la zona de calentamiento de un horno.
Se han llevado a cabo numerosas investigaciones sobre la mejora de diversas propiedades de los materiales activos catódicos, tales como la densidad de energía, el rendimiento de carga-descarga, tal como el desvanecimiento de la capacidad, y similares. Sin embargo, muchos materiales activos catódicos tienen una vida útil limitada y sufren pérdidas de tensión. Esto se aplica especialmente a muchos materiales activos catódicos ricos en Mn.
En el Documento EP 3486980se describen materiales específicos de alto contenido en manganeso con un elevado índice de retención de la densidad energética. Sin embargo, los materiales activos catódicos desvelados adolecen de una densidad energética limitada como tales.
ZHOU CHUN-XIANETAL:. "Cyclic performance of Li-rich layered material Li1.1Ni0.35Mn0.65O2 synthesized through a two-step calcination method',ELECTROCHIMICA ACTA, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 252, 1 de septiembre de 2017 (2017-09-01), págs. 286 a 294, desvela partículas ricas en Li Li1,1Ni0,35Mn0,65O2. Las partículas tienen un diámetro promedio de 11 pm y se aplican como material de electrodos en pilas secundarias.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención era proporcionar materiales activos catódicos con una alta densidad de energía y una alta tasa de retención de densidad de energía. Otro objetivo era proporcionar un proceso para fabricar materiales activos catódicos con una alta densidad de energía y una alta tasa de retención de la densidad de energía. Otro objetivo era proporcionar aplicaciones de materiales activos catódicos con una alta densidad de energía y una alta tasa de retención de la densidad de energía. En consecuencia, se ha encontrado el material particulado definido al principio, en adelante en la presente memoria también definido como material inventivo o como material de acuerdo con la presente invención. El material inventivo se describirá con más detalle a continuación.
El material inventivo es de la composición Lh+xTM1_xO2 en la que x está en el intervalo de 0,1 a 0,2 y TM es una combinación de elementos de acuerdo con la fórmula general (I) (NiaCobMnc)1-dM1d (I) en la que
a está en el intervalo de 0,30 a 0,38,
b está en el intervalo de cero a 0,05, preferentemente b es cero.
c está en el intervalo de 0,60 a 0,70, y
0 < d < 0,05,
a b c = 1,
M1 se selecciona entre Al, Ti, Zr, Mo, Mg, B y combinaciones de al menos dos de los anteriores, siendo preferente Al,
en la que dicho material particulado tiene una densidad prensada en el intervalo de 2,75 a 3,2 g/cm3, preferentemente de 2,75 a 3,1 g/cm3, más preferentemente de 2,80 a 3,10 g/cm3, aún más preferentemente de 2,85 a 3,10 g/cm3.
Los materiales inventivos tienen un diámetro promedio de partícula D50 en el intervalo de 2 a 20 pm, preferentemente de 5 a 16 pm. El diámetro promedio de las partículas se puede determinar, por ejemplo, por medio de dispersión de luz o difracción LASER o espectroscopia electroacústica. Las partículas suelen estar compuestas por aglomerados de partículas primarias, y el diámetro de partícula anterior se refiere al diámetro de partícula secundaria.
En una realización de la presente invención, los materiales activos de electrodo inventivos tienen una superficie (BET) en el intervalo de 0,7 a 4,0 m2/go incluso hasta 6 m2/g, determinada de acuerdo con DIN-ISO 9277:2003-05, preferentemente de 1,7 a 3,8 m2/g o incluso de 3,0 hasta 5,5 m2/g.
Algunos metales son ubicuos, tales como el sodio, el calcio o el zinc, y sus trazas están prácticamente presentes en todas partes, pero dichas trazas no se tendrán en cuenta en la descripción de la presente invención. Trazas en este contexto significará cantidades de 0,05% en moles o menos, refiriéndose al contenido total de metal TM.
M1 se puede dispersar homogénea o desigualmente en partículas de material inventivo. Preferentemente, M1 se distribuye de forma desigual en las partículas del material inventivo, incluso más preferentemente como un gradiente, siendo la concentración de M1 en la capa exterior mayor que en el centro de las partículas.
En una realización de la presente invención, el material inventivo se compone de partículas esféricas, que son partículas que tienen una forma esférica. Las partículas esféricas incluirán no sólo las que sean exactamente esféricas, sino también aquellas en las que el diámetro máximo y mínimo de al menos el 90% (promedio numérica) de una muestra representativa difieran en no más del 10%.
En una realización de la presente invención, el material inventivo está compuesto de partículas secundarias que son aglomerados de partículas primarias. Preferentemente, el material inventivo está compuesto por partículas secundarias esféricas que son aglomerados de partículas primarias. Aún más preferentemente, el material inventivo está compuesto por partículas secundarias esféricas que son aglomerados de partículas primarias plaquetarias. En una realización de la presente invención, dichas partículas primarias de material inventivo tienen un diámetro promedio en el intervalo de 1 a 2000 nm, preferentemente de 10 a 1000 nm, particularmente preferentemente de 50 a 500 nm. El diámetro promedio de las partículas primarias se puede determinar, por ejemplo, por medio de SEM o TEM. SEM es la abreviatura de microscopía electrónica de barrido, TEM es la abreviatura de microscopía electrónica de transmisión.
En una realización de la presente invención, la densidad de energía volumétrica está en el intervalo de 2.750 a 3.100 W-h/l. El VED se define de la siguiente manera: VED = capacidad de descarga de 1er ciclo x tensión promedio x densidad prensada
En una realización de la presente invención, el material inventivo tiene una distribución monomodal del diámetro de las partículas. En una realización alternativa, el material inventivo tiene una distribución bimodal del diámetro de las partículas, por ejemplo con un máximo en el intervalo de 3 a 6 pm y otro máximo en el intervalo de 9 a 12 pm.
En una realización de la presente invención, la densidad prensada del material inventivo está en el intervalo de 2,75 a 3,1 g/cm3, determinada a una presión de 250 MPa, preferentemente son de 2,85 a 3,10 g/cm3.
En una realización de la presente invención, el material inventivo tiene una densidad de golpeo en el intervalo de 1,20 a 1,80 g/cm3, determinada después de golpear 2.000 veces en un cilindro graduado.
Los materiales inventivos son excelentemente adecuados como materiales activos catódicos, especialmente porque muestran tanto una alta densidad de energía como una alta tasa de retención de densidad de energía.
Otro aspecto de la presente invención son los electrodos que comprenden al menos un material activo catódico inventivo. Son especialmente útiles para las baterías de iones de litio. Las baterías de iones de litio que comprenden al menos un electrodo de acuerdo con la presente invención presentan un muy buen comportamiento de descarga y ciclado, y muestran un buen comportamiento de seguridad.
En una realización de la presente invención, los cátodos de la invención contienen.
1. (A) al menos un material inventivo, como se ha descrito anteriormente,
2. (B) carbono en estado conductor de la electricidad, y
3. (C) un aglutinante,
4. (D) un colector de corriente.
En una realización preferente de la presente invención, la composición de la invención comprende:
1. (A) de 80 a 99% en peso de material inventivo,
2. (B) de 0,5 a 19,5% en peso de carbono,
3. (C) de 0,5 a 9,5% en peso de material aglutinante,
porcentajes referidos a la suma de (A), (B) y (C).
Los cátodos de acuerdo con la presente invención contienen carbono en modificación eléctricamente conductor, en breve también denominado carbono (B). El carbono (B) se puede seleccionar entre el hollín, el carbono activo, los nanotubos de carbono, el grafeno y el grafito. El carbono (B) se puede añadir como tal durante la preparación de los materiales de electrodo de acuerdo con la invención.
Los electrodos de acuerdo con la presente invención pueden comprender otros componentes. Pueden comprender un colector de corriente (D), tal como, pero no limitado a, una lámina de aluminio. Además comprenden un material aglutinante (C), en adelante en la presente memoria también denominado como aglutinante (C). El colector de corriente (D) no se describe en la presente memoria.
Los aglutinantes adecuados se seleccionan preferentemente entre (co)polímeros orgánicos. Los (co)polímeros adecuados, es decir, homopolímeros o copolímeros, se pueden seleccionar, por ejemplo, entre (co)polímeros obtenibles por (co)polimerización aniónica, catalítica o por radicales libres, especialmente entre polietileno, poliacrilonitrilo, polibutadieno, poliestireno y copolímeros de al menos dos comonómeros seleccionados entre etileno, propileno, estireno, (me)acrilonitrilo y 1,3-butadieno. El polipropileno también es adecuado. También son adecuados el poliisopreno y los poliacrilatos. Se da particular preferencia al poliacrilonitrilo.
En el contexto de la presente invención, se entiende por poliacrilonitrilo no sólo los homopolímeros de poliacrilonitrilo, sino también los copolímeros de acrilonitrilo con 1,3-butadieno o estireno. Se da preferencia a los homopolímeros de poliacrilonitrilo.
En el contexto de la presente invención, por polietileno no sólo se entiende homopolietileno, sino también copolímeros de etileno que comprenden al menos 50% en moles de etileno copolimerizado y hasta 50% en moles de al menos otro comonómero, por ejemplo a-olefinas tales como propileno, butileno (1-buteno), 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno, 1-penteno, y también isobuteno, vinilaromáticos, por ejemplo estireno, y también ácido (me)acrílico, acetato de vinilo, propionato de vinilo, ésteres alquílicos C-i-C^del ácido (me)acrílico, especialmente acrilato de metilo, metacrilato de metilo, acrilato de etilo, metacrilato de etilo, acrilato de n-butilo, acrilato de 2-etilhexilo, metacrilato de n-butilo, metacrilato de 2-etilhexilo, y también ácido maleico, anhídrido maleico y anhídrido itacónico. El polietileno puede ser HDPE o LDPE.
En el contexto de la presente invención, se entiende por polipropileno no sólo el homopolipropileno, sino también los copolímeros de propileno que comprenden al menos 50% en moles de propileno copolimerizado y hasta 50% en moles de al menos otro comonómero, por ejemplo etileno y a-olefinas tales como butileno, 1-hexeno, 1-octeno, 1-deceno, 1-dodeceno y 1-penteno. El polipropileno es preferentemente isotáctico o esencialmente isotáctico.
En el contexto de la presente invención, se entiende por poliestireno no sólo los homopolímeros de estireno, sino también los copolímeros con acrilonitrilo, 1,3-butadieno, ácido (met)acrílico, ésteres alquílicos C-i-C^del ácido (met)acrílico, divinilbenceno, especialmente 1,3-divinilbenceno, 1,2-difeniletileno y a-metilestireno.
Otro aglutinante preferente (C) es el polibutadieno.
Otros aglutinantes adecuados (C) se seleccionan entre óxido de polietileno (PEO), celulosa, carboximetilcelulosa, poliimidas y alcohol polivinílico.
En una realización de la presente invención, el aglutinante (C) se selecciona de entre aquellos (co)polímeros que tienen un peso molecular promedio Mw en el intervalo de 50.000 a 1.000.000 g/mol, preferentemente a 500.000 g/mol.
El aglutinante (C) puede ser (co)polímeros reticulados o no reticulados.
En una realización particularmente preferente de la presente invención, el aglutinante (C) se selecciona a partir de (co)polímeros halogenados, especialmente a partir de (co)polímeros fluorados. Por (co)polímeros halogenados o fluorados se entienden aquellos (co)polímeros que comprenden al menos un (co)monómero (co)polimerizado que tiene al menos un átomo de halógeno o al menos un átomo de flúor por molécula, más preferentemente al menos dos átomos de halógeno o al menos dos átomos de flúor por molécula. Ejemplos: cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, politetrafluoroetileno, fluoruro de polivinilideno (PVdF), copolímeros de tetrafluoroetilenohexafluoropropileno, copolímeros de fluoruro de vinilideno-hexafluoropropileno (PVdF-HFP), copolímeros de fluoruro de vinilideno-tetrafluoroetileno, copolímeros de perfluoroalquil vinil éter, copolímeros de etileno-tetrafluoroetileno, copolímeros de fluoruro de vinilideno-clorotrifluoroetileno y copolímeros de etileno-clorofluoroetileno.
Los aglutinantes adecuados (C) son especialmente el alcohol polivinílico y los (co)polímeros halogenados, por ejemplo el cloruro de polivinilo o el cloruro de polivinilideno, especialmente los (co)polímeros fluorados tales como el fluoruro de polivinilo y especialmente el fluoruro de polivinilideno y el politetrafluoroetileno.
Los electrodos inventivos pueden comprender de 0,5 a 9,5 en peso de aglutinante(s) (C), referido a la suma del componente (A), carbono (B) y aglutinante (C).
Otro aspecto de la presente invención es una batería que contiene
(1) al menos un cátodo que comprende material inventivo (A), carbono (B) y aglutinante (C),
(2) al menos un ánodo, y
(3) al menos un electrolito.
Las realizaciones del cátodo (1) se han descrito anteriormente en detalle.
El ánodo (2) puede contener al menos un material activo anódico, tal como carbono (grafito), TiO2, óxido de litio y titanio, silicio o estaño. El ánodo (2) puede contener además un colector de corriente, por ejemplo, una lámina metálica tal como una lámina de cobre.
El electrolito (3) puede comprender al menos un disolvente no acuoso, al menos una sal electrolítica y, opcionalmente, aditivos.
Los disolventes no acuosos para el electrolito (3) pueden ser líquidos o sólidos a temperatura ambiente y se seleccionan preferentemente entre polímeros, éteres cíclicos o acíclicos, acetales cíclicos y acíclicos y carbonatos orgánicos cíclicos o acíclicos.
Los ejemplos de polímeros adecuados son, en particular, los polialquilenglicoles, preferentemente los polialquilenglicoles C1-C4y, en particular, los polietilenglicoles. Los polietilenglicoles pueden comprender en la presente memoria hasta un 20% en moles de uno o más C1-C4-alquilenglicoles. Los polialquilenglicoles son preferentemente polialquilenglicoles con dos tapas finales de metilo o etilo.
El peso molecular Mw de los polialquilenglicoles adecuados y, en particular, de los polietilenglicoles adecuados puede ser de al menos 400 g/mol.
El peso molecular Mw de los polialquilenglicoles adecuados y, en particular, de los polietilenglicoles adecuados puede ser de hasta 5.000.000 g/mol, preferentemente de hasta 2.000.000 g/mol.
Los ejemplos de éteres acíclicos adecuados son, por ejemplo, el diisopropil éter, el di-n-butil éter, el 1,2-dimetoxietano, el 1,2-dietoxietano, dándose preferencia al 1,2-dimetoxietano.
Los ejemplos de éteres cíclicos adecuados son el tetrahidrofurano y el 1,4-dioxano.
Los ejemplos de acetales acíclicos adecuados son, por ejemplo, el dimetoximetano, el dietoximetano, el 1,1-dimetoxietano y el 1,1-dietoxietano.
Los ejemplos de acetales cíclicos adecuados son el 1,3-dioxano y en particular el 1,3-dioxolano.
Los ejemplos de carbonatos orgánicos acíclicos adecuados son el carbonato de dimetilo, el carbonato de etilo y el carbonato de dietilo.
Los ejemplos de carbonatos orgánicos cíclicos adecuados son los compuestos de las fórmulas generales (II) y (III)
en las que R1, R2 y R3 pueden ser idénticos o diferentes y se seleccionan entre hidrógeno y alquilo Ci-C4, por ejemplo metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, sec-butilo y terc-butilo, siendo R2 y R3 preferentemente no ambos terc-butilo.
En realizaciones particularmente preferentes, R1 es metilo y R2 y R3 son cada uno hidrógeno, o R1, R2 y R3 son cada uno hidrógeno.
Otro carbonato orgánico cíclico preferente es el carbonato de vinileno, fórmula (IV).
El disolvente o los disolventes se usan preferentemente en estado exento de agua, es decir, con un contenido de agua en el intervalo de 1 ppm y 0,1% en peso, que se puede determinar, por ejemplo, por medio de valoración de Karl-Fischer.
El electrolito (3) además comprende al menos una sal electrolítica. Las sales electrolíticas adecuadas son, en particular, las sales de litio. Los ejemplos de sales de litio adecuadas son LiPF6, LiBF4, LiClOa, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC(CnF2n+1SO2)3, imidas de litio tales como LiN(CnF2n+1SO2)2 en la que n es un número entero en el intervalo de 1 y 20, LiN(SO2F)2, Li2SiF6, LiSbF6, LiAlCl4 y sales de fórmula general (CnF2n+1SO2)tYLi, en la que m se define de la siguiente manera:
t = 1, cuando Y se selecciona entre oxígeno y azufre,
t = 2, cuando Y se selecciona entre nitrógeno y fósforo, y
t = 3, cuando Y se selecciona entre carbono y silicio.
Las sales electrolíticas preferentes se seleccionan entre LiC(CF3SO2)3, LiN(CF3SO2)2, LiPF6, LiBF4, LiClO4, dándose preferencia particular a LiPF6y LiN(CF3SO2)2.
En una realización preferente de la presente invención, el electrolito (3) contiene al menos un retardante de llama. Los retardantes de llama útiles se pueden seleccionar entre fosfatos de trialquilo, siendo dichos alquilos diferentes o idénticos, fosfatos de triarilo, fosfonatos de dialquilo de alquilo y fosfatos de trialquilo halogenados. Se prefieren los fosfatos de tri-alquilo C1-C4, siendo dichos alquilos C1-C4diferentes o idénticos, el fosfato de tribencilo, el fosfato de trifenilo, los fosfonatos de di-alquilo C1-C4 y los fosfatos de tri-alquilo C1-C4fluorados, En una realización preferente, el electrolito (3) comprende al menos un retardador de llama seleccionado entre trimetilfosfato, CH3-P(O)(OCH3)2, trifenilfosfato y tris-(2,2,2-trifluoroetil)-fosfato.
El electrolito (3) puede contener de 1 a 10% en peso de retardante de llama, en base a la cantidad total de electrolito. En una realización de la presente invención, las baterías de acuerdo con la invención comprenden uno o más separadores (4) por medio de los cuales los electrodos se separan mecánicamente. Los separadores adecuados (4) son películas poliméricas, en particular películas poliméricas porosas, que no reaccionan con el litio metálico. Los materiales especialmente adecuados para los separadores (4) son las poliolefinas, en particular el polietileno poroso filmógeno y el polipropileno poroso filmógeno.
Los separadores (4) compuestos de poliolefina, en particular polietileno o polipropileno, pueden tener una porosidad del orden del 35 al 50%. Los diámetros de poro adecuados se encuentran, por ejemplo, en el intervalo de 30 a 500 nm.
En otra realización de la presente invención, los separadores (4) se pueden seleccionar entre no tejidos de PET rellenos de partículas inorgánicas. Dichos separadores pueden tener una porosidad comprendida en el intervalo de 40 a 55%. Los diámetros de poro adecuados se encuentran, por ejemplo, en el intervalo de 80 a 750 nm.
Las baterías de acuerdo con la invención además pueden comprender una carcasa que puede tener cualquier forma, por ejemplo cuboidal o la forma de un disco cilíndrico. En una variante, se usa como alojamiento una lámina metálica configurada como bolsa.
Las baterías de acuerdo con la invención ofrecen un comportamiento de descarga y de ciclado muy bueno, en particular a temperaturas elevadas (45 °C o más, por ejemplo hasta 60 °C) en particular con respecto a la pérdida de capacidad.
Las baterías de acuerdo con la invención pueden comprender dos o más celdas electroquímicas que combinadas entre sí, por ejemplo pueden estar conectadas en serie o conectadas en paralelo. Es preferente la conexión en serie. En las baterías de acuerdo con la presente invención, al menos una de las celdas electroquímicas contiene al menos un electrodo de acuerdo con la invención. Preferentemente, en las celdas electroquímicas de acuerdo con la presente invención, la mayoría de las celdas electroquímicas contienen un electrodo de acuerdo con la presente invención. Aún más preferentemente, en las baterías de acuerdo con la presente invención todas las celdas electroquímicas contienen electrodos de acuerdo con la presente invención.
La presente invención prevé además el uso de baterías de acuerdo con la invención en aparatos, en particular en aparatos móviles. Los ejemplos de aparatos móviles son los vehículos, por ejemplo automóviles, bicicletas, aviones o vehículos acuáticos tales como barcos o botes. Otros ejemplos de aparatos móviles son los que se mueven manualmente, por ejemplo ordenadores, especialmente portátiles, teléfonos o herramientas manuales eléctricas, por ejemplo en el sector de la construcción, especialmente taladros, destornilladores a batería o grapadoras a batería.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un proceso para fabricar materiales inventivos, refiriéndose a dicho proceso también como "proceso inventivo". El proceso inventivo comprende las siguientes etapas:
(a) proporcionar una partícula de hidróxido, óxido u oxihidróxido de manganeso, níquel y, opcionalmente, al menos un elemento de Co y M1,
(b) añadir una fuente de litio,
(c) tratar térmicamente la mezcla obtenida en la etapa b),
(d) poner en contacto el óxido litiado resultante con un ácido mineral o una solución acuosa de un compuesto de M1 o una combinación de los mismos,
(e) eliminar el agua,
(f) tratar térmicamente el residuo sólido resultante.
El proceso inventivo comprende seis etapas, (a), (b), (c), (d), (e) y (f), en el contexto de la presente invención también denominadas como etapa (a) y etapa (b) y etapa (c) y etapa (d) y etapa (e) y etapa (f), respectivamente. El inicio de las etapas d) y e) puede ser simultáneo o, preferentemente, posterior. Las etapas (d) y (e) se pueden llevar a cabo simultánea o subsiguientemente o, preferentemente, solaparse o simultanearse al menos parcialmente. Durante la etapa (f), también se puede eliminar parte del agua en forma de humedad residual. La etapa d) se lleva a cabo una vez finalizada la etapa c).
A continuación se describe con más detalle el componente B1.
En la etapa (a), se proporciona un hidróxido, óxido u oxihidróxido particulado de manganeso, níquel y, opcionalmente, al menos un elemento de Co y M1, en adelante en la presente memoria también denominado "precursor". Dicho precursor se obtiene por coprecipitación de un hidróxido de manganeso, níquel y, opcionalmente, al menos un elemento de Co y M1 con hidróxido de sodio o de potasio, por ejemplo, a partir de los sulfatos respectivos.
En una realización de la presente invención, el precursor tiene un diámetro medio de partícula D50 en el intervalo de 2 a 20 |jm, preferentemente de 6 a 15 jm . El diámetro medio de partícula D50 en el contexto de la presente invención se refiere a la mediana del diámetro de partícula en base al volumen, como se puede determinar por medio de dispersión de luz, por ejemplo.
En una realización de la presente invención, la anchura de la distribución del diámetro de las partículas del precursor es de al menos 0,61, por ejemplo de 0,61 a 2, preferentemente de 0,65 a 1,5, expresado como [(d90-d10)/(d50) diámetro].
En una realización de la presente invención, M1 incluye Mg en el intervalo de 0,1 a 2,5% en moles por suma de metales en dicho precursor.
En una realización de la presente invención, dicho precursor tiene de 0,01 a 10% en moles y preferentemente de 0,3 a 5% en moles de aniones diferentes de los iones hidróxido o carbonato, en base al número total de aniones, por ejemplo, sulfato.
En una realización de la presente invención, el precursor se hace por medio de la combinación de una solución acuosa de sales solubles en agua de manganeso, níquel y, opcionalmente cobalto y M1, solución (a), con una solución acuosa de hidróxido de sodio o de potasio, solución (p).
La expresión sales hidrosolubles de manganeso y níquel o de metales diferentes del níquel y el manganeso se refiere a sales que presentan una solubilidad en agua destilada a 25 °C de 25 g/l o más, la cantidad de sal se determina en omisión del agua cristalina y del agua procedente de los acuo-complejos. Las sales hidrosolubles de níquel, cobalto y manganeso pueden ser preferentemente las respectivas sales hidrosolubles de Ni2+y Mn2+. Los ejemplos de sales hidrosolubles de níquel y manganeso son los sulfatos, los nitratos, los acetatos y los haluros, especialmente los cloruros. Se prefieren los nitratos y los sulfatos, de los cuales se prefieren los sulfatos.
En una realización de la presente invención, la concentración de la solución (a) se puede seleccionar dentro de intervalos amplios. Preferentemente, la concentración total se selecciona de forma que se encuentre dentro del intervalo de, en total, 1 a 1,8 mol de los metales de transición/kg de solución, más preferentemente 1,5 a 1,7 mol de los metales de transición/kg de solución. "Las sales de metales de transición" usadas en la presente memoria se refieren a las sales solubles en agua de níquel y manganeso, y en la medida en que sea aplicable, cobalto y M1, y pueden incluir sales de otros metales, por ejemplo de magnesio o aluminio o metales de transición diferentes del níquel y el manganeso.
Otro ejemplo de sales solubles en agua es el alumbre, KAl(SO4)2.
La solución (a) puede tener un valor de pH en el intervalo de 2 a 5. En las realizaciones en las que se deseen valores de pH más altos, se puede añadir amoníaco a la solución (a). Sin embargo, es preferente no añadir amoníaco.
La solución (p) es una solución acuosa de hidróxido de sodio o de potasio. Un ejemplo es el hidróxido de potasio y una combinación de hidróxido de sodio y de potasio, y aún más preferente es el hidróxido de sodio.
La solución (p) puede contener cierta cantidad de carbonato, por ejemplo, por envejecimiento de la solución o del hidróxido de metal alcalino respectivo.
El valor de pH de la solución (p) es preferentemente 13 o superior, por ejemplo 14,5.
Se prefiere no usar amoníaco durante la etapa de combinación de las soluciones (a) y (p).
En una realización de la presente invención, el valor de pH al final de la etapa de combinación de las soluciones (a) y (p) está en el intervalo de 8 a 12, preferentemente de 10,5 a 12,0, y más preferentemente de 11,0 a 12,0, cada uno medido en el licor madre a 23 °C.
En una realización de la presente invención, la coprecipitación se lleva a cabo a temperaturas comprendidas en el intervalo de 10 y 85 °C, preferentemente a temperaturas comprendidas en el intervalo de 20 y 60 °C.
En una realización de la presente invención, la co-precipitación se lleva a cabo bajo gas inerte, por ejemplo un gas noble tal como el argón, o bajo N2.
En una realización de la presente invención, se aplica un ligero exceso de hidróxido, por ejemplo de 0,1 a 10% en moles.
Durante la combinación de las soluciones (a) y (p) se forma una suspensión espesa. Los sólidos se pueden aislar por procedimientos de separación sólido-líquido, por ejemplo decantación, filtración y por medio de una centrifugadora, siendo preferente la filtración. Se obtiene un precursor. A continuación, el precursor se seca, por ejemplo al aire, a una temperatura comprendida en el intervalo de 100 y 120 °C. Preferentemente, el contenido de humedad residual del precursor es del 1% en peso o inferior, por ejemplo del 0,01 al 0,5% en peso.
En la etapa (b), se añade una fuente de litio al precursor. Para llevar a cabo la etapa (b) del proceso inventivo, el procedimiento puede ser, por ejemplo, mezclar el precursor con al menos un compuesto de litio seleccionado entre Li2O, LiOH y Li2CO3, despreciándose el agua de cristalización en el contexto de la presente invención. La fuente preferente de litio es el Li2CO3.
Para llevar a cabo la etapa (b), las cantidades de precursor y fuente de litio se seleccionan para obtener la estequiometría del material inventivo deseado. Preferentemente, el precursor y la fuente de compuesto(s) de litio se seleccionan de forma que la relación molar de litio respecto a la suma de todos los metales de transición y cualquier M se encuentre en el intervalo de 1,275:1 a 1,42:1, preferentemente de 1,30:1 a 1,38:1, incluso más preferentemente de 1,32:1 a 1,36:1.
La etapa (b) se puede llevar a cabo, por ejemplo, en una mezcladora de reja de arado, o en una mezcladora de volteo.
Para experimentos a escala de laboratorio, también se pueden usar molinos de rodillos.
Para llevar a cabo la etapa (c) del procedimiento inventivo, la mezcla obtenida de acuerdo con la etapa (c) se calcina a una temperatura comprendida en el intervalo de 650 y 1000 °C, preferentemente entre 875 y 950 °C.
La etapa (c) del proceso inventivo se puede llevar a cabo en un horno, por ejemplo en un horno de tubo giratorio, en un horno de mufla, en un horno pendular, en un horno de solera de rodillos o en un horno de empuje. También son posibles combinaciones de dos o más de los hornos mencionados.
la etapa (c) del proceso inventivo se puede llevar a cabo durante un período de 30 minutos a 24 horas, preferentemente de 3 a 12 horas. La etapa (c) se puede efectuar a un nivel de temperatura, o se puede ejecutar un perfil de temperatura. En una realización de la presente invención, la etapa (c) se lleva a cabo en una atmósfera que contiene oxígeno. La atmósfera que contiene oxígeno incluye una atmósfera de aire, de oxígeno puro, de mezclas de oxígeno con aire y de aire diluido con un gas inerte tales como el nitrógeno. En la etapa (c), se prefiere una atmósfera de oxígeno u oxígeno diluido con aire o nitrógeno y un contenido mínimo de oxígeno de 21% en vol..
En una realización de la presente invención, entre las etapas (b) y (c) se lleva a cabo al menos una etapa de precalcinación (c*). La etapa (c*) comprende el calentamiento de la mezcla obtenida en la etapa (b) a una temperatura comprendida en el intervalo de 300 y 700 °C durante un período de 2 a 24 horas.
Durante los cambios de temperatura, se puede obtener una velocidad de calentamiento de 1 K/min hasta 10 K/min, preferentemente de 2 a 5 K/min.
Después de la etapa (c), se prefiere enfriar el material obtenido a temperatura ambiente.
En la etapa (d), dicho material particulado se trata con un ácido mineral o una solución acuosa de un compuesto de M1 o una combinación de los mismos, preferentemente una solución de un compuesto de aluminio inorgánico. Dicha solución acuosa puede tener un valor de pH en el intervalo de 1 a 8, preferentemente al menos 2, y más preferentemente de 2 a 7. Se observa que al final de la etapa (d), el valor de pH de la fase acuosa se encuentra preferentemente en el intervalo de 3 a 6.
Los ejemplos de ácidos minerales son el ácido nítrico y en particular el ácido sulfúrico, por ejemplo en una concentración de 0,01 M a 2 M, preferentemente de 0,1 a 1,5 M.
Se prefiere que la dureza del agua de dicha solución acuosa usada en la etapa (d) se elimine al menos parcialmente, especialmente el calcio. Es preferente usar agua desalinizada.
Dicho compuesto de M1 debe ser fácilmente soluble en agua. "Fácilmente soluble" en este contexto significa una solubilidad de al menos 10 g de compuesto de M1/l de agua a 25 °C.
Los ejemplos de compuestos de aluminio adecuados son Ah(SO4)3, KAl(SO4)2y Al(NO3)3.
Los ejemplos de compuestos de titanio adecuados son Ti(SO4)2, Un ejemplo de compuesto de circonio adecuado es el nitrato de circonio, de fórmula empírica Zr(NO3)4.
Los ejemplos de compuestos adecuados de molibdeno son MoOs, Na2MoO4 yLi2MoO4.
Los ejemplos de compuestos adecuados de magnesio son MgSO4, MgCh y Mg(NO3)2.
Un ejemplo de compuesto de boro adecuado es el ácido bórico, fórmula empírica H3BO3.
En una realización, la cantidad de compuesto de M1 está en el intervalo de 0,01 a 5,0% en moles, refiriéndose a TM, se prefieren de 0,1 a 2,0% en moles.
En una realización de la presente invención, dicho tratamiento se lleva a cabo con una solución de un compuesto de M1 en un ácido mineral, por ejemplo una solución de Ah(SO4)3 en H2SO4 acuoso.
El tratamiento en la etapa (d) se puede llevar a cabo por medio de la adición del ácido mineral o la solución de M1 al material activo catódico de la etapa (c) y permitiendo que la mezcla resultante interactúe. Esta interacción se puede ver reforzada por la agitación.
En una realización de la presente invención, la etapa (d) se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 5 a 85 °C, se prefieren de 10 a 60 °C. La temperatura ambiente es particularmente preferente.
En una realización de la presente invención, la etapa (d) se lleva a cabo a presión normal. Se prefiere, sin embargo, llevar a cabo la etapa (d) bajo presión elevada, por ejemplo de 10 mbar a 10 bar por encima de la presión normal, o con succión, por ejemplo de 50 a 250 mbar por debajo de la presión normal, preferentemente de 100 a 200 mbar por debajo de la presión normal.
En una realización de la presente invención, la etapa (d) se lleva a cabo en un dispositivo de filtrado con agitador, por ejemplo un filtro de presión con agitador o un filtro de succión con agitador.
La duración del tratamiento del material obtenido de la etapa (c) con el compuesto de M1 puede estar en el intervalo de 2 a 60 minutos, preferentemente de 10 a 45 minutos.
En una realización de la presente invención, la relación de volumen del material obtenido de la etapa (c) con el ácido mineral o la solución del compuesto de M1, respectivamente, está en el intervalo de 1:1 a 1:10, preferentemente de 1:1 a 1:5.
En una realización de la presente invención, las etapas (d) a (e) se llevan a cabo en el mismo recipiente, por ejemplo, en un dispositivo de filtrado con agitador, por ejemplo un filtro de presión con agitador o un filtro de succión con agitador. En una realización de la presente invención, la etapa (d) se repite, por ejemplo de una a 10 veces. En realizaciones preferentes, la etapa (d) se lleva a cabo una sola vez.
En la etapa (e), se elimina el agua. Dicha eliminación de agua puede ser por evaporación o preferentemente por procedimientos de separación sólido-líquido, por ejemplo, por decantación o por cualquier tipo de filtración, por ejemplo, en un filtro de banda o en un filtro prensa. La etapa (e) puede incluir la eliminación total o parcial del agua, siendo preferente una eliminación parcial. Junto con el agua, se puede eliminar el ácido mineral y/o el compuesto no depositado de M1 y/o la sal de litio. Se obtiene un residuo que puede contener de 0,01 a 5% en peso de humedad residual.
En una realización de la presente invención, los medios filtrantes se pueden seleccionar entre cerámica, vidrio sinterizado, metales sinterizados, películas de polímeros orgánicos, telas no tejidas y tejidos.
En la etapa (f), dicho residuo se trata térmicamente.
La etapa (f) se puede llevar a cabo en cualquier tipo de horno, por ejemplo un horno de rodillos, un horno de empuje, un horno rotatorio, un horno pendular o, para ensayos a escala de laboratorio, en un horno de mufla.
La temperatura del tratamiento térmico de acuerdo con la etapa (f) puede estar en el intervalo de 150 a 290 o de 300 a 500 °C.
La temperatura de 300 a 500 °C corresponde a la temperatura máxima de la etapa (f).
Es posible someter el material obtenido de la etapa (e) directamente a la etapa (f). Sin embargo, se prefiere aumentar la temperatura gradualmente, o en rampa, o secar el material obtenido tras la etapa (e) primero a una temperatura comprendida en el intervalo de 40 y 80 °C antes de someterlo a la etapa (f).
Dicho aumento escalonado o rampa se puede llevar a cabo a presión normal o reducida, por ejemplo, de 1 a 500 mbar. La etapa (f) (a su temperatura máxima) se puede llevar a cabo a presión normal.
En una realización de la presente invención, la etapa (f) se lleva a cabo bajo una atmósfera que contiene oxígeno, por ejemplo, aire, aire enriquecido con oxígeno u oxígeno puro.
En las realizaciones en las que se lleva a cabo un secado a una temperatura comprendida en el intervalo de 100 y 250 °C antes de la etapa (f), dicho secado se puede llevar a cabo con una duración comprendida entre 10 minutos y 12 horas.
En una realización de la presente invención, la etapa (f) se lleva a cabo bajo una atmósfera con contenido reducido de CO2, por ejemplo, un contenido de dióxido de carbono en el intervalo de 0,01 a 500 ppm en peso, preferentemente de 0,1 a 50 ppm en peso. El contenido de CO2 se puede determinar, por ejemplo, por medio de procedimientos ópticos que utilicen luz infrarroja. Es aún más preferente llevar a cabo la etapa (f) bajo una atmósfera con un contenido de dióxido de carbono por debajo del límite de detección, por ejemplo, con procedimientos ópticos basados en luz infrarroja.
En una realización de la presente invención, la etapa (f) tiene una duración de 1 a 10 horas, preferentemente de 90 minutos a 6 horas.
En una realización de la presente invención, el contenido de litio de un material activo de electrodo se reduce del 1 al 5% en peso, preferentemente del 2 al 4%. Dicha reducción afecta principalmente al llamado litio residual.
Llevando a cabo el proceso inventivo, se obtienen materiales activos de electrodo con excelentes propiedades electroquímicas. Sin querer ceñirse a ninguna teoría, se supone que el aluminio extra puede llevar a barrer los compuestos de litio depositados en la superficie del material activo del electrodo.
Sin querer atarnos a ninguna teoría, se supone que el proceso inventivo conduce a una alteración de la superficie de las partículas del material inventivo.
El proceso inventivo puede comprender etapas adicionales (opcionales), por ejemplo etapas de aclarado después de la etapa (e), o etapas de tamizado después de la etapa (f).
La presente invención se ilustra además con ejemplos de trabajo.
Observaciones generales: Los porcentajes son porcentajes en peso a menos que se indique específicamente lo contrario.
ICP: plasma de acoplamiento inductivo
Las densidades prensadas se determinaron a 250 MPa.
I. Síntesis de materiales inventivos
1.1 Síntesis de precursores
Todas las co-precipitaciones se llevaron a cabo bajo una atmósfera de N2.
1.1.1 Síntesis de TM-OH.1, etapa (a.1)
Se llenó un reactor de tanque agitado con agua desionizada y se templó a 45 °C. A continuación, se ajustó un valor de pH de 11,3 por medio de la adición de una solución acuosa de hidróxido de sodio.
La reacción de coprecipitación se inició alimentando simultáneamente una solución acuosa de sulfato de metal de transición y una solución acuosa de hidróxido de sodio a una relación de caudal de 1,9, y un caudal total que dio lugar a un tiempo de residencia promedio de 12 horas. La solución de metales de transición contenía Ni y Mn en una proporción molar de 1 : 2 y una concentración total de metales de transición de 1,65 mol/kg. La solución acuosa de hidróxido de sodio era una solución de hidróxido de sodio al 50% en peso. El valor del pH se mantuvo en 11,3 por medio de la alimentación por separado de la solución acuosa de hidróxido de sodio. A partir de la puesta en marcha de todas las alimentaciones, el licor madre se retiró continuamente. Al cabo de 29 horas se interrumpieron todos los flujos de alimentación. El precursor de oxihidróxido de metal de transición (TM) mixto se obtuvo por filtración de la suspensión resultante, lavado con agua destilada, secado a 120 °C en aire y tamizado. Se obtuvo un precursor TM-OH.1, con un diámetro promedio de partícula (D50) de 6 pm.
1.1.2 Síntesis de TM-OH.2, etapa (a.2)
Se siguió esencialmente el protocolo de I.1 pero se añadió amoníaco al principio, 18 g de sulfato de amonio por kg de agua. Durante la coprecipitación, se alimentó una solución de hidróxido de amonio al 28% en peso a una relación de flujo de 0,09 (por solución de hidróxido de sodio). Se obtuvo un precursor TM-OH.2, con un diámetro promedio de partícula (D50) de 6 pm.
1.2 Síntesis de materiales activos catódicos no tratados, etapas (b) y (c)
1.2.1 Síntesis de un material de base BM.1
El precursor TM-OH.1 se mezcló con Li2CO3 en una proporción molar Li/(TM) de 1,15. La mezcla resultante se calentó a 970 °C y se mantuvo durante 5 horas en un flujo forzado de una mezcla de 20% de oxígeno y 80% de nitrógeno (en volumen). Una vez enfriado a temperatura ambiente, el polvo se desaglomeró y se tamizó a través de una malla de 32 pm para obtener un material de base BM.1. La superficie (BET) era de 1,42 m2/g, la densidad prensada: 2,92 g/cm3.
1.2.2 Síntesis de un material de base BM.2
El precursor TM-OH.1 se mezcló con Li2CO3 en una proporción molar Li/(TM) de 1,14. La mezcla resultante se calentó a 875 °C y se mantuvo durante 5 horas en un flujo forzado de una mezcla de 20% de oxígeno y 80% de nitrógeno (en volumen). Una vez enfriado a temperatura ambiente, el polvo se desaglomeró y se tamizó a través de una malla de 32 pm para obtener un material de base BM.1. La superficie (BET) era de 1,94 m2/g, la densidad prensada: 2,88 g/cm3.
1.2.3 Síntesis de un material de base BM.3
El precursor TM-OH.2 se mezcló con Li2CO3 en una proporción molar Li/(TM) de 1,14. La mezcla resultante se calentó a 925 °C y se mantuvo durante 5 horas en un flujo forzado de una mezcla de 20% de oxígeno y 80% de nitrógeno (en volumen). Una vez enfriado a temperatura ambiente, el polvo se desaglomeró y se tamizó a través de una malla de 32 pm para obtener un material de base BM.3. La superficie (BET) era de 1,14 m2/g, la densidad prensada: 2,99 g/cm3.
1.2.4 Síntesis de un material de base BM.4
El precursor TM-OH.2 se mezcló con Li2CO3 en una proporción molar Li/(TM) de 1,17. La mezcla resultante se calentó a 950 °C y se mantuvo durante 5 horas en un flujo forzado de una mezcla de 20% de oxígeno y 80% de nitrógeno (en volumen). Una vez enfriado a temperatura ambiente, el polvo se desaglomeró y se tamizó a través de una malla de 32 pm para obtener un material de base BM.4. La superficie (BET) era de 1,11 m2/g, la densidad prensada: 3,08 g/cm3.
I.2.5 Síntesis de un material de base BM.5
El precursor TM-OH.1 se mezcló con LÍ2CO3 en una proporción molar Li/(TM) de 1,16. La mezcla resultante se calentó a 950 °C y se mantuvo durante 5 horas en un flujo forzado de una mezcla de 20% de oxígeno y 80% de nitrógeno (en volumen). Una vez enfriado a temperatura ambiente, el polvo se desaglomeró y se tamizó a través de una malla de 32 |jm para obtener un material de base BM.5. La superficie (BET) era de 1,36m2/g, la densidad prensada: 3,05 g/cm3I.3 Tratamiento del material de base con ácido mineral, etapa (d), eliminación del agua, etapa (e), y tratamiento térmico, etapa (f)
I.3.1 Protocolo básico
Procedimiento general, etapa (d.1): Se cargó un reactor de tanque con un agitador magnético con un kg de BM.1. Se disolvieron 25,5 g de Ah(SO4)3 en 4 I de H2SO40J M, se diluyeron con 1 I de agua y se añadieron al BM.1. La suspensión espesa resultante se agitó durante 30 minutos a temperatura ambiente, etapa (d.1).
A continuación, la fase líquida se eliminó por filtración, etapa (e.1).
La torta de filtración se enjuagó con 4 litros de agua.
Etapa (f.1): La torta de filtración resultante se secó primero al vacío a 120 °C durante 12 horas y posteriormente se trató térmicamente en un horno eléctrico a 400 °C en una atmósfera de 60% en volumen de oxígeno (resto: nitrógeno) durante 5 horas y posteriormente se enfrió a temperatura ambiente y se tamizó a través de una malla de 32 jm para obtener el material inventivo CAM.1 se obtuvo.
En la Tabla 1 se resumen los parámetros del proceso. En la Tabla 2 se resumen los parámetros analíticos físicos y químicos.
Tabla 1: parámetros del proceso
II. Pruebas del material activo del cátodo
11.1 Fabricación de electrodos, procedimiento general
Electrodo positivo: El aglutinante PVDF (Solef® 5130) se disolvió en NMP (Merck) para producir una solución al 10% en peso. Para la preparación del electrodo, se suspendieron en NMP solución aglutinante (3,5% en peso), grafito (KS6, 2% en peso) y negro de humo (Super C65, 2% en peso). Después de mezclar mediante el uso de un mezclador centrífugo planetario (ARE-250, Thinky Corp.; Japón), se añadió cualquiera de los inventivos CAM.1 a CAM.5 o un material activo catódico comparativo (92,5% en peso) y se volvió a mezclar la suspensión espesa para obtener una pasta sin grumos. El contenido en sólidos de la suspensión espesa se ajustó al 62,3%. La suspensión espesa se revistió sobre una lámina de aluminio mediante el uso de un revestidor automático Erichsen. Antes de seguir usándolos, se calandraron todos los electrodos. El espesor del material del cátodo era de 38 jm , lo que corresponde a 9 mg/cm2. Todos los electrodos se secaron a 105 °C durante 12 horas antes del montaje de la batería.
11.2 Fabricación de electrolitos
Se preparó una composición electrolítica base que contenía 1M LiPF6, 1:4 (p/p) carbonato de fluoroetileno : carbonato de dietilo.
11.3 Fabricación de semiceldas de tipo moneda
Se ensamblaron y sellaron semiceldas de tipo moneda (20 mm de diámetro y 3,2 mm de espesor) que comprendían un cátodo preparado como se describe en II.1 y metal de litio como electrodo de trabajo y contraelectrodo, respectivamente, en una guantera llena de Ar. Además, el cátodo y el ánodo y un separador se superpusieron en el orden de cátodo // separador // lámina de Li para producir una celda de media moneda. A continuación, se introdujeron en la celda de moneda 0,15 mL de la base EL 1 descrita anteriormente (111.2).
IV. Evaluación del rendimiento de celdas
Evaluación del rendimiento de las semiceldas de tipo moneda
El rendimiento de la celda se evaluó mediante el uso de la batería tipo moneda producida. Para el rendimiento de la batería, se midieron la capacidad inicial y la resistencia de reacción de la celda.
El rendimiento inicial y el ciclo se midieron de la siguiente manera: Las semiceldas de tipo moneda de acuerdo con II.3 se probaron en un intervalo de tensión entre 4,8 V y 2,0 V a temperatura ambiente. Para los ciclos iniciales, la litiación inicial se llevó a cabo en el modo CC-CV, es decir, se aplicó una corriente constante (CC) de 0,067 C hasta alcanzar 0,01 C. Tras 5 min de tiempo de reposo, se llevó a cabo la litiación reductora a corriente constante de 0,067 C hasta 2,0 V. Los resultados se resumen en la Tabla 2.
Tabla 2: parámetros analíticos físicos y químicos de los materiales de base y los materiales inventivos
CAM.2 mostró una capacidad de carga del 1er ciclo de 262 mA-h/g comparado con BM.2 con 248 mA-h/g.
BM.1, BM.2, BM.3, BM.4 y BM.5 sirven como materiales comparativos.
Claims (12)
1. Material particulado de la composición Lii+xTMi-xO2 en la que x está en el intervalo de 0,1 a 0,2 y TM es una combinación de elementos de acuerdo con la fórmula general (I) (NiaCobMnc)1-dM1d (I) en la que
a está en el intervalo de 0,30 a 0,38,
b está en el intervalo de cero a 0,05.
c está en el intervalo de 0,60 a 0,70, y
0 < d < 0,05,
M1 se selecciona entre Al, Ti, Zr, Mo, Mg, B y combinaciones de al menos dos de los anteriores, a b c = 1,
en el que material particulado tiene un diámetro promedio de partícula D50 en el intervalo de 2 a 20 |jm y en el que dicho material particulado tiene una densidad prensada comprendida en el intervalo de 2,75 a 3,2 g/cm3, determinada a una presión de 250 MPa.
2. Material particulado de acuerdo con la reivindicación 1 en el que b es cero y en el que M1 está enriquecido en la parte exterior de las partículas de dicho material particulado.
3. Material particulado de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 en el que M1 es Al.
4. Material particulado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la densidad volumétrica de energía está comprendida en el intervalo de 2.750 a 3.100 W-h/l, y en el que la densidad volumétrica de energía se determina como capacidad de descarga de 1er ciclo x tensión promedio x densidad prensada.
5. Material particulado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la densidad prensada está comprendida en el intervalo de 2,85 a 3,10 g/cm3, determinada a una presión de 250 MPa.
6. Proceso para fabricar un material particulado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho proceso comprende las siguientes etapas:
(a) proporcionar un hidróxido, óxido u oxihidróxido particulado de manganeso, níquel y, opcionalmente, al menos uno de Co y M1, y llevado a cabo por coprecipitación con hidróxido de sodio o hidróxido de potasio como base,
(b) añadir una fuente de litio,
(c) tratar térmicamente la mezcla obtenida en la etapa b),
(d)poner en contactoel óxido litiado resultante con un ácido mineral o una solución acuosa de un compuesto de M1 o una combinación de los mismos,
(e) eliminar el agua,
(f) tratar térmicamente el residuo sólido resultante.
7. Proceso de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la etapa (c) se lleva a cabo a una temperatura máxima comprendida en el intervalo de 650 a 1000 °C.
8. Proceso de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en el que la etapa (e) se lleva a cabo por medio de una etapa de separación sólido-líquido.
9. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la etapa (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida en el intervalo de 300 a 500 °C.
10. Proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que las etapas (d) y (e) se llevan a cabo simultáneamente.
11. Electrodo que contiene
(A) al menos un material de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
(B) carbono en forma eléctricamente conductora y
(C) un aglutinante.
12. Batería secundaria que contiene
(1) al menos un electrodo de acuerdo con la reivindicación 12,
(2) al menos un ánodo, y
(3) un electrolito.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19194088 | 2019-08-28 | ||
PCT/EP2020/073366 WO2021037678A1 (en) | 2019-08-28 | 2020-08-20 | Particulate material, method for its manufacture and use |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2960545T3 true ES2960545T3 (es) | 2024-03-05 |
Family
ID=67909259
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES20756899T Active ES2960545T3 (es) | 2019-08-28 | 2020-08-20 | Material particulado, procedimiento para su fabricación y uso |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220278324A1 (es) |
EP (1) | EP4021853B1 (es) |
JP (1) | JP2022546480A (es) |
KR (1) | KR20220054581A (es) |
CN (1) | CN114206783A (es) |
CA (1) | CA3143399A1 (es) |
ES (1) | ES2960545T3 (es) |
HU (1) | HUE063696T2 (es) |
PL (1) | PL4021853T3 (es) |
WO (1) | WO2021037678A1 (es) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023280589A1 (en) | 2021-07-08 | 2023-01-12 | Basf Se | Electrochemical cells and electrode active materials suitable for such electrochemical cells |
WO2023057280A1 (en) | 2021-10-04 | 2023-04-13 | Basf Se | Process for the manufacture of a coated cathode active material, and coated cathode active material |
WO2023202912A1 (en) | 2022-04-19 | 2023-10-26 | Basf Se | Cathode active materials, their manufacture and their use |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10693123B2 (en) * | 2014-08-07 | 2020-06-23 | Nec Corporation | Positive electrode and secondary battery using same |
CN105047898B (zh) * | 2015-06-05 | 2017-03-01 | 吉林大学 | 一种双生球形锂离子二次电池富锂正极材料及其制备方法 |
FI3486980T3 (fi) | 2016-07-13 | 2023-12-14 | Gs Yuasa Int Ltd | Positiivinen aktiivimateriaali sekundääristä litiumakkua varten, menetelmä sen tuottamiseksi ja sekundäärinen litiumakku |
-
2020
- 2020-08-20 HU HUE20756899A patent/HUE063696T2/hu unknown
- 2020-08-20 ES ES20756899T patent/ES2960545T3/es active Active
- 2020-08-20 US US17/635,347 patent/US20220278324A1/en active Pending
- 2020-08-20 CA CA3143399A patent/CA3143399A1/en active Pending
- 2020-08-20 KR KR1020227003082A patent/KR20220054581A/ko unknown
- 2020-08-20 PL PL20756899.9T patent/PL4021853T3/pl unknown
- 2020-08-20 WO PCT/EP2020/073366 patent/WO2021037678A1/en unknown
- 2020-08-20 JP JP2022513494A patent/JP2022546480A/ja active Pending
- 2020-08-20 CN CN202080056725.6A patent/CN114206783A/zh active Pending
- 2020-08-20 EP EP20756899.9A patent/EP4021853B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4021853A1 (en) | 2022-07-06 |
EP4021853B1 (en) | 2023-07-12 |
CA3143399A1 (en) | 2021-03-04 |
US20220278324A1 (en) | 2022-09-01 |
JP2022546480A (ja) | 2022-11-04 |
PL4021853T3 (pl) | 2024-01-03 |
HUE063696T2 (hu) | 2024-01-28 |
CN114206783A (zh) | 2022-03-18 |
WO2021037678A1 (en) | 2021-03-04 |
KR20220054581A (ko) | 2022-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2960545T3 (es) | Material particulado, procedimiento para su fabricación y uso | |
EP3047531B1 (en) | Electrode materials for lithium ion batteries | |
ES2937915T3 (es) | Procedimiento de fabricación de un material activo de electrodo | |
JP7170533B2 (ja) | 正極活性材料及びそれによる前駆体の製造方法、正極活性材料及びその使用 | |
CN105378983B (zh) | 用于锂离子电池组的电极材料 | |
ES2964779T3 (es) | Material en partículas de óxido de litio y níquel, procedimiento para su fabricación y uso | |
US20240006601A1 (en) | Cathode active material, method for its manufacture, and use | |
ES2971225T3 (es) | Material activo de electrodos y procedimiento de fabricación de dicho material activo de electrodos | |
US20220371910A1 (en) | Process for making precursors for cathode active materials, precusors, and cathode active materials | |
WO2022106268A1 (en) | Multi-step process for making cathode active materials, and cathode active materials | |
CA3147518A1 (en) | Electrode active material and process for manufacturing said electrode active material | |
CA3224466A1 (en) | Particulate material, method for its manufacture and use | |
CA3195001A1 (en) | Process for making a coated cathode active material | |
CA3168384A1 (en) | Nickel-rich electrode active material and process for manufacture | |
EP4136057A1 (en) | Process for making manganese-rich cathode active materials | |
JP2024528538A (ja) | 粒子状物質、その製造方法及び使用方法 | |
WO2023180231A1 (en) | Process for making a doped cathode active material | |
JP2023547996A (ja) | ドープされたカソード活物質の製造方法 |