專利名稱：制備鋰釩氧化物粉末的方法及粉末的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施方案涉及鋰釩氧化物材料。
背景技術(shù)：
對于電池組的要求取決于預(yù)期的電池組應(yīng)用。例如，用于電動(dòng)車中的電池組需要長生命周期、低費(fèi)用、足以滿足消費(fèi)者需求的高重量密度和高體積密度。用于構(gòu)成這類電池組的材料決定滿足所需要求的能力?，F(xiàn)有陽極材料包括含碳粒子如石墨粉。然而，石墨粉的密度限制了使用石墨粉所得的電極的容量。另外，在放電期間不理想的與有機(jī)電解質(zhì)的反應(yīng)可導(dǎo)致著火或爆炸。所提出的其它材料可顯示出能實(shí)現(xiàn)比被替換的含碳材料更好的能量和功率密度和安全性。然而，各種用于合成這些所提出材料的方法依賴于技術(shù)如固態(tài)反應(yīng)或氫氣還原方法，這產(chǎn)生問題。在這類方法中，用于使前體結(jié)合并實(shí)現(xiàn)所需最終產(chǎn)物的粒度的混合和研磨步驟對于與該方法有關(guān)的制備成本有貢獻(xiàn)且仍可導(dǎo)致不完全的反應(yīng)和不一致的粒度。另外，對于最終產(chǎn)物中元素的具體氧化態(tài)的需要可能限制了該方法中基于價(jià)格選擇前體材料的能力。因此，存在對于制備適用作電池組陽極材料的粒子如鋰釩氧化物粉末的改進(jìn)方法的需要。發(fā)明概述在一個(gè)實(shí)施方案中，制備鋰陽極電池組粉末的方法包括制備包含還原劑、五氧化二釩(V2O5)和來自鋰鹽的鋰離子的液體混合物。該方法進(jìn)一步包括通過使該混合物經(jīng)受容許五氧化二釩被還原劑還原以沉淀鋰釩氧化物粒子的條件而形成鋰釩氧化物。粒子具有定義為Li1+XVA的式，其中χ為0-0. 5的數(shù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，制備鋰陽極電池組粉末的方法包括制備包含還原劑、五氧化二釩和來自鋰鹽的鋰離子的液體混合物。另外，該方法包括通過使該混合物經(jīng)受容許還原劑在不存在氧置換陰離子化合物下還原五氧化二釩以沉淀鋰釩氧化物粒子的條件而形成鋰釩氧化物鋰釩氧化物。將粒子與混合物的液體分離而提供鋰陽極電池組粉末。對于一個(gè)實(shí)施方案，制備鋰陽極電池組粉末的方法包括制備包含N-甲基-吡咯烷二酮、五氧化二釩及來自碳酸鋰和氫氧化鋰中至少一種的鋰離子的液體混合物。另外，該方法包括通過加熱該混合物使得N-甲基-吡咯烷二酮將釩氧化態(tài)由5+還原至較低氧化態(tài)以沉淀具有式Li1+xV02 (其中χ為0-0. 5的數(shù))的鋰釩氧化物粒子而形成鋰釩氧化物，在形成期間，混合物中鋰與釩的摩爾比為1.5-1。將粒子摻入電池組的陽極中。附圖簡述
本發(fā)明及其其它優(yōu)點(diǎn)可最好參考與連同附圖一起給出的描述理解。

圖1為闡述根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案制備鋰陽極電池組粉末的方法的流程圖。圖2為闡述根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案包括將碳與粉末的粒子結(jié)合的制備鋰陽極電池組粉末的方法的流程圖。發(fā)明詳述本發(fā)明實(shí)施方案涉及制備鋰釩氧化物粉末的方法。鋰釩氧化物粉末的應(yīng)用包括用作鋰離子電池組的負(fù)極或陽極。前體材料的釩氧化態(tài)還原和液相反應(yīng)促進(jìn)鋰釩氧化物粉末的制備。形成鋰釩氧化物粉末的粒子可進(jìn)一步含有碳以提供導(dǎo)電性。如本文所用，以下術(shù)語具有它們在本領(lǐng)域中的通常含義并且意欲具體地包括以下定義容量(mAh/g)在某一限定的電極電位窗內(nèi)，在每單位重量的給定電極材料中可以儲存的和從中釋放的電荷量。庫侖效率(％ ):從電極材料中放出的電荷量與將電極充電至放電前狀態(tài)所用的電荷量之比?！疤?xì)埩粑镄纬刹牧稀?CRFM)指任何這樣的材料當(dāng)在惰性氣氛中在600°C的碳化溫度或甚至更高的溫度下熱分解時(shí)，形成基本上為碳的殘留物。本文所用“基本上為碳”表示所述材料至少95重量％為碳?！疤蓟睘閷⒑蓟衔镛D(zhuǎn)化成特征在于“基本上為碳”的材料的方法。制備鋰陽極電池組粉末的方法中所用前體包括釩來源和鋰來源。由鋰釩氧化物粒子定義的所得產(chǎn)物的合成借助液相反應(yīng)進(jìn)行。如本文中進(jìn)一步描述的還原劑可在環(huán)境條件下為液態(tài)，并且還用作鋰來源的溶劑。在一些實(shí)施方案中，前體包括五氧化二釩(V2O5)粉末作為釩來源，鋰鹽如碳酸鋰 (Li2CO3)或氫氧化鋰(LiOH)作為鋰來源。在結(jié)合前體以前，可將五氧化二釩在球磨機(jī)中研磨至理想粒度如小于30 μ m,小于15 μ m,小于8 μ m或小于5 μ m的平均粒度。使前體的混合物經(jīng)受容許還原劑在不存在氧置換陰離子化合物且存在來自溶于混合物中的鋰來源的鋰離子的情況下還原五氧化二釩以能夠沉淀鋰釩氧化物的條件。該方法不需要使用含某些陰離子的不同化合物以產(chǎn)生結(jié)合有某些陰離子的產(chǎn)物。 還原的五氧化二釩因此與鋰離子結(jié)合而不與陰離子如磷酸根離子進(jìn)一步反應(yīng)。該方法因此僅依賴于釩的還原，而不溶解五氧化二釩提供元素釩離子。所選擇的溶劑溶解至少一些前體，在所需反應(yīng)溫度下穩(wěn)定，且不溶解所得產(chǎn)物。示范性溶劑包括水和極性有機(jī)化合物如NMP(C5H9N0、N-甲基-吡咯烷二酮、N-甲基-2-吡咯烷二酮或1-甲基-2-吡咯烷酮)、碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯。合適溶劑的其它實(shí)例包括醇、 酸、腈、胺、酰胺、喹啉、吡咯烷二酮和這類溶劑的組合。如果溶劑也用作還原劑，則溶劑對釩來源的前體呈反應(yīng)性。對于一些實(shí)施方案，溶劑-還原劑因此包括液體有機(jī)化合物如醇、烴和碳水化合物。在將前體和還原劑混合產(chǎn)生液體混合物以后，將該混合物在惰性氣氛如氮?dú)?、氦氣、氬氣、一氧化碳?或二氧化碳?xì)怏w中加熱，同時(shí)攪拌混合物。如果壓力為3500千帕以下，則將溫度控制在50-40(TC或200-30(TC。加熱驅(qū)使前體和還原劑反應(yīng)并形成可具有所需化學(xué)計(jì)量組成的鋰釩氧化物。
當(dāng)將前體混合并加熱時(shí)，還原劑導(dǎo)致五氧化二釩由5+氧化態(tài)(V5+)還原至3+或更低氧化態(tài)(V3+)。當(dāng)五氧化二釩不溶解以與所溶解的鋰來源形成真溶液時(shí)，五氧化二釩損失氧原子給還原劑并在加熱期間結(jié)合鋰離子。鋰釩氧化物的固體粒子由于加熱和隨后的反應(yīng)而從溶液中沉淀出。在一些實(shí)施方案中，形成的鋰釩氧化物具有定義為Li1+XVA的式，其中 X為0-0. 5的數(shù)或約0. 2。在鋰釩氧化物粒子形成期間，可將混合物中鋰與釩的摩爾比控制為 1. 5-1。在一些實(shí)施方案中，前體還包括CRFM。CRFM提供給固體粒子導(dǎo)電性并可在固體粒子形成期間被引入以與固體粒子結(jié)合或隨后形成鋰釩氧化物，例如當(dāng)在鋰釩氧化物沉淀以后的任何時(shí)間以涂覆方法應(yīng)用時(shí)。含碳鋰釩氧化物指本文關(guān)于摻入CRFM的鋰釩氧化物所述的粒子。非限制性地，CRFM的實(shí)例包括石油浙青和化學(xué)過程浙青(chemical process pitch)、煤焦油浙青、來自紙漿工業(yè)的木素及酚醛樹脂或其組合。CRFM可包括有機(jī)化合物如丙烯腈和聚丙烯腈、丙烯酸化合物、乙烯基化合物、纖維素化合物和碳水化合物材料如糖的組合。對于一些實(shí)施方案，CRFM包括NMP的反應(yīng)產(chǎn)物。隨著混合物的加熱，因此，當(dāng)還原劑被氧化時(shí)也形成CRFM，并變得較少可溶于混合物中且當(dāng)加熱時(shí)不揮發(fā)，因此沉淀在固體粒子上和/或中。溶劑的存在防止固體粒子生長和附聚。因此，控制混合物中固體粒子的濃度實(shí)現(xiàn)所需粒度和控制或限制固體粒子的附聚。對于一些實(shí)施方案，混合物中的總固體含量可以為5-70重量％。如果理論生產(chǎn)率可隨固體含量的提高而上升，則固體含量可以為溶液-懸浮液的10-70重量％，或20重量％以上。將固體粒子與混合物的液體分離提供疏松干粉。任何用于固體-液體分離的傳統(tǒng)方法如離心分離或過濾可用于將鋰釩氧化物與混合物的液體分離。取決于前體品質(zhì)和雜質(zhì)的量，分離可通過蒸發(fā)液體而實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，提供溶劑的液體可在消除水和副產(chǎn)物的過程以后再循環(huán)返回用于與新前體結(jié)合。固體-液體分離防止或至少限制了與鋰釩氧化物一起存在的污染物、雜質(zhì)或不想要的材料的量。特別地，將保持溶于液體中的不想要的材料與鋰釩氧化物的固體粒子分離。 在固態(tài)反應(yīng)中，污染物、雜質(zhì)或不想要的材料，包括含在前體中或作為反應(yīng)副產(chǎn)物形成的那些，更可能被帶入最終產(chǎn)物中。含碳鋰釩氧化物在固體-液體分離以后可能不具有所需結(jié)晶度。熱處理將含碳鋰釩氧化物粉末在惰性氣氛中的溫度提高至300°C以上。對于一些實(shí)施方案，熱處理的溫度為 9000C以上，IOOO0C以上，或950-1250°C。這種加熱提供形成所需晶體結(jié)構(gòu)和如果存在CRFM 的話碳化CRFM的條件。另外，加熱以后可實(shí)現(xiàn)式Li1+xV&中χ為0-0. 5，同時(shí)存在碳，可能夠使鋰釩氧化物還原。當(dāng)χ為0或小于或大于0. 5時(shí)，隨著鋰釩氧化物的加熱不形成晶體結(jié)構(gòu)。將石墨或炭黑引入粒子中提供一個(gè)產(chǎn)生足以能夠使粉末在電池組中運(yùn)行的導(dǎo)電性的途徑。對于一些實(shí)施方案，如美國專利號7，323，120中所述碳涂層可應(yīng)用于粉末上以提供導(dǎo)電性?；旧?，該另外的涂覆方法包括將涂層應(yīng)用于粉末上，同時(shí)使用選擇性沉淀方法將粉末懸浮在CRFM溶液中。然后將具有CRFM涂層的鋰釩氧化物加熱(例如500-1000°C， 600-900700-9000C )以將CRFM轉(zhuǎn)化成碳并將碳涂層牢固地結(jié)合在鋰釩氧化物粒子上。涂覆導(dǎo)致含碳鋰釩氧化物上和/或中的碳量為0. 5重量％以上且至多約10重量％，0. 5至約5重量％或1-3重量％。甚至不用涂覆，本文所述技術(shù)可得到0. 5-10重量％，0. 5-5重量％和1-3重量％的碳含量。圖1所示工藝流程圖闡述了本文所述制備鋰陽極電池組粉末的方法的一個(gè)實(shí)施方案。在混合步驟100中制備的液體混合物包含還原劑如NMP、來自鋰鹽的鋰離子和五氧化二釩。使混合物經(jīng)受五氧化二釩還原的條件容許在釩還原步驟102中還原劑將混合物中的釩氧化態(tài)由5+還原至3+或更小。沉淀步驟104通過使混合物經(jīng)受容許由還原的五氧化二釩和鋰離子結(jié)合而形成的鋰釩氧化物粒子沉淀的條件而形成鋰釩氧化物。在收集步驟106 中，將混合物中的液體與固體分離而分離出粒子。在處理步驟108中加熱粒子實(shí)現(xiàn)粒子的結(jié)晶。另外，電池組組裝步驟110包括將粒子摻入電池組的陽極中。圖2所示工藝流程圖表示制備鋰陽極電池組粉末的方法，其包括將碳與粉末的粒子結(jié)合。在混合步驟200中制備的液體混合物包含還原劑、鋰離子和五氧化二釩。在釩還原步驟202中，混合物經(jīng)受容許還原劑將混合物中的釩氧化態(tài)由5+還原至較低價(jià)的條件。 沉淀步驟204由此形成鋰釩氧化物，同時(shí)使混合物經(jīng)受容許鋰釩氧化物粒子沉淀的條件。各個(gè)路線在碳結(jié)合步驟206中能使碳與粒子結(jié)合。在一些實(shí)施方案中，碳結(jié)合步驟206可包括通過其它方法制備的鋰釩氧化物粉末的碳涂覆應(yīng)用，例如當(dāng)粉末用用作釩前體的V2O3制備時(shí)。另外，電池組組裝步驟208包括將粒子摻入電池組的陽極中。碳結(jié)合步驟206的時(shí)間安排取決于用于使碳與粒子結(jié)合的路線，并由此可在電池組組裝步驟208以前的任何時(shí)間進(jìn)行。例如，如果在混合步驟200中將CRFM加入混合物中，則碳結(jié)合步驟206可隨沉淀步驟204進(jìn)行。另外，可將CRFM在沉淀步驟204以后通過將例如浙青溶液加入混合物中而加入混合物中，使得通過使混合物經(jīng)受容許浙青沉淀的條件，浙青在形成以后涂覆粒子。在一些實(shí)施方案中，該CRFM沉淀在將粒子與混合物分離以后，但在加熱粒子以使粒子結(jié)晶和 /或使CRFM碳化以前通過使用用粒子制備的懸浮液進(jìn)行。對于一些實(shí)施方案，在通過本文關(guān)于CRFM沉淀所描述的技術(shù)涂覆以前已將粒子熱處理以結(jié)晶。另外，CRFM可在碳結(jié)合步驟206中通過如本文所述NMP與五價(jià)釩氧化-還原反應(yīng)而提供。NMP的氧化產(chǎn)生水和在沉淀步驟204以后保留在溶液中且如果通過蒸發(fā)將鋰釩氧化物粒子與混合物中的液體分離則不蒸發(fā)的產(chǎn)生碳的材料。這些產(chǎn)生碳的材料因此涂覆鋰釩氧化物，因?yàn)榉蛛x通過蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)以保持具有鋰釩氧化物粒子的產(chǎn)生碳的化合物的殘留層。在一些實(shí)施方案中，在蒸發(fā)以前通過過濾調(diào)節(jié)從混合物中分離的液體的量有助于控制粒子上的涂層水平。
實(shí)施例實(shí)施例1 用31. 3g V2O5 粉末(99. 2 %，Alfa Chemical)、18. Ig 水合氫氧化鋁(LiOH-H2O, 98% )和90g N-甲基-吡咯烷二酮(NMP)制備混合物。在塑料瓶中將混合物搖晃約10分鐘。隨后將混合物轉(zhuǎn)移到不銹鋼壓力容器中并在250°C下加熱3小時(shí)，同時(shí)連續(xù)攪拌混合物。然后將容器用氮?dú)膺B續(xù)吹掃直至混合物中的液體完全蒸發(fā)。除去熱并將容器冷卻至室溫。所得干粉稱重為34. 6g。
將粉末轉(zhuǎn)移到爐中，隨后在氮?dú)鈿夥障略?150°C下加熱3小時(shí)。然后將爐冷卻至室溫。從爐中回收粉末。粉末的總重量為30. 6g。然后如本文進(jìn)一步描述，評估粉末作為鋰離子電池中的活性陽極材料的電化學(xué)性能。實(shí)施例2 為評估碳涂層的電位，將14. 7g實(shí)施例1中制備的粉末涂覆約5%浙青。特別地， 首先將粉末分散在IOOml 二甲苯中以形成分散體加熱至140°C。并行地，將8g石油浙青溶于等量二甲苯中以形成浙青溶液，其被加熱至90°C。將浙青溶液倒入分散體中，并在140°C 下連續(xù)加熱10分鐘。除去熱。將溶液冷卻至室溫。通過過濾分離出所得固體粒子。一旦分離，粒子提供稱重為15. 52g的粉末，得到5. 3%的浙青涂層水平。將粉末轉(zhuǎn)移至爐中并在氮?dú)庵幸砸韵马樞蚣訜?°C /分鐘至250°C，保持4小時(shí)， l°c /分鐘至300°C，保持8小時(shí)，5°C /分鐘至1100°C，保持1小時(shí)，然后5°C /分鐘至室溫。 產(chǎn)生的粉末稱重為15. 2g。然后分析粉末的碳含量。通過在60°C下將2g粉末溶于50ml 15 重量％酸性水溶液(7重量％ HCl、5重量％ HNO3和3% H2SO4)中而制備混合物。將酸性不可溶殘余固體通過過濾分離，用去離子水徹底洗滌并在真空下在100°C下干燥2小時(shí)以上。 由于該固體主要含有元素碳，固體的灰分含量通過在850°C下在空氣中燃燒得到。由此測定實(shí)施例2中制備的粉末含5. 0%碳。電化學(xué)評估一作為鋰離子電池組的陽極材料評估實(shí)施例1和2中制備的粉末。將粉末制成電極，然后在紐扣電池中測試。電極制備一將粉末(實(shí)施例1或?qū)嵤├?中制備)與石墨粉、乙炔炭黑粉和聚偏二氟乙烯(PVDF)溶液(N-甲基吡咯烷二酮作為溶劑)混合以制備漿料。將漿料澆鑄在10 μ m 厚銅箔上。將所得漿料涂覆膜在熱板上干燥。制備的膜含有2%炭黑、46. 5%石墨、5% PVDF 和46. 5%相應(yīng)的一種鋰釩氧化物粉末。將膜修剪成5cm的條并通過液壓壓延機(jī)壓制。將膜的厚度或質(zhì)量負(fù)載控制在約6mg/cm2。電化學(xué)試驗(yàn)一從所述制備的膜中沖出直徑為1. 41cm的圓盤并將其用作標(biāo)準(zhǔn)紐扣電池(型號CR2025)的正極，其中金屬鋰作為負(fù)極。在紐扣電池中使用的隔板是玻璃氈 (Watman 玻璃微纖維過濾器，GF/B)，電解質(zhì)是在溶劑混合物(40%碳酸亞乙酯、30%碳酸甲酯和30%碳酸二乙酯)中的lMLiPF6。試驗(yàn)方案如下。將電池在0. 5mA( 50mA/g)的恒定電流下充電，直至電池電壓達(dá)到0. 0V，并在0. OV下進(jìn)一步充電1小時(shí)或直至電流降至 0.03mA以下。然后將電池在0.5mA的恒定電流下放電，直至電池電壓達(dá)到2. 0V。重復(fù)充電/放電循環(huán)以測定材料在循環(huán)期間的穩(wěn)定性。基于在放電期間通過的電荷計(jì)算粉末的容量，同時(shí)基于放電容量/充電容量之比計(jì)算庫侖效率。所有試驗(yàn)使用電化學(xué)試驗(yàn)站(Arbin Model BT-2043)進(jìn)行。所有實(shí)驗(yàn)在室溫( 22°C )下進(jìn)行。與在充電期間導(dǎo)致電壓升高的陰極材料相反，具有實(shí)施例1的粉末的電池電壓隨充電降低。由此充電/放電循環(huán)證明粉末作為陽極材料的合適性。另外，鋰釩氧化物粉末因此提供不同于這類陰極材料如磷酸釩鋰的電化學(xué)特征。用實(shí)施例1的粉末制備的電極的比容量在第一循環(huán)為約250mAh/g，但通過第10次循環(huán)提高至約300mAh/g。比容量基于鋰釩氧化物和石墨粉的總重量計(jì)算。假定石墨粉的比容量為305mAh/g，則由實(shí)施例1的鋰釩氧化物貢獻(xiàn)的一部分比容量基于占總重量46%的石墨粉測定。因此實(shí)施例1的鋰釩氧化物的比容量在第一循環(huán)計(jì)算為204mAh/g，在第10循環(huán)為^6mAh/g。即使實(shí)施例1的粉末的比容量與若單獨(dú)使用石墨粉大約相同，但與對于不具有鋰釩氧化物的石墨電極的約1. 4g/cc相比，用實(shí)施例1的粉末制備的電極的密度測定為 2. 2g/cc0因此，用實(shí)施例1的粉末制備的電極的體積比容量高于石墨電極57%。用實(shí)施例2的粉末制備的電極的總比容量在10次循環(huán)以后為340mAh/g。計(jì)算的實(shí)施例2粉末的比容量為370mAh/g。因此，具有碳涂層的實(shí)施例2粉末提供相對于缺乏碳涂層的實(shí)施例1的粉末更好的比容量性能。從上文看，如本文所述合成的鋰釩氧化物粉末當(dāng)用作鋰離子電池組的陽極材料時(shí)產(chǎn)生理想的電化學(xué)性能。制備鋰釩氧化物粉末的簡單性能夠賦予粉末的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。另外， 便宜的釩前體的使用還促進(jìn)粉末的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。已公開和闡述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。然而，本發(fā)明與其如以下權(quán)利要求書所定義的一樣寬泛。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以能夠研究優(yōu)選實(shí)施方案并確定不完全如本文所述的實(shí)踐本發(fā)明的其它途徑。發(fā)明人的意圖是本發(fā)明的變化方案和等效物為以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)且說明書、摘要和附圖不用于限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種包括如下步驟的方法制備包含還原劑、五氧化二釩(V2O5)和來自鋰鹽的鋰離子的液體混合物；和通過使混合物經(jīng)受容許五氧化二釩被還原劑還原以沉淀鋰釩氧化物粒子的條件而形成鋰釩氧化物，其中粒子具有定義為Li1+XVA的式，其中X為0-0. 5的數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中形成粒子包括將混合物中鋰與釩的摩爾比為1.5-1的混合物加熱，同時(shí)形成粒子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中鋰鹽包括碳酸鋰(Li2CO3)和氫氧化鋰(LiOH)中至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中還原劑為N-甲基-吡咯烷二酮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中鋰鹽包括碳酸鋰(Li2CO3)和氫氧化鋰(LiOH)中至少一種且還原劑為N-甲基-吡咯烷二酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括通過在1000°C以上的溫度下加熱粒子而使粒子結(jié)晶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中χ為0.2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中還原劑為有機(jī)化合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中混合物還包含碳?xì)埩粑镄纬刹牧稀?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括 用碳?xì)埩粑镄纬刹牧贤扛擦Ｗ樱缓驮诙栊原h(huán)境中加熱經(jīng)涂覆的粒子，其中在足以碳化碳?xì)埩粑镄纬刹牧系臏囟认录訜帷?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括將還原劑氧化以形成粒子的1-10重量％的涂層，所述還原劑為N-甲基-吡咯烷二酮且在從混合物中蒸發(fā)液體以后保留在粒子上；和在惰性環(huán)境中在足以將粒子上的涂層碳化的溫度下加熱涂層。
12.一種包括如下步驟的方法制備包含還原劑、五氧化二釩(V2O5)和來自鋰鹽的鋰離子的液體混合物； 通過使混合物經(jīng)受容許還原劑在不存在氧置換陰離子化合物下還原五氧化二釩以沉淀鋰釩氧化物粒子的條件而形成鋰釩氧化物；和將粒子與混合物的液體分離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中粒子具有定義為Li1+xV&的式，其中χ為0-0.5的數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中在形成期間，混合物中鋰與釩的摩爾比為1.5-1。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中形成鋰釩氧化物通過在惰性氣氛中加熱混合物而進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中將粒子與液體分離通過將液體從粒子中蒸發(fā)而實(shí)現(xiàn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中將粒子與液體分離通過機(jī)械液體萃取，然后蒸發(fā)而進(jìn)行。
18.一種包括如下步驟的方法制備包含N-甲基-吡咯烷二酮、五氧化二釩(V2O5)及來自碳酸鋰(Li2CO3)和氫氧化鋰 (LiOH)中至少一種的鋰離子的液體混合物；通過加熱混合物使得N-甲基-吡咯烷二酮將釩氧化態(tài)由5+還原至較低氧化態(tài)以沉淀鋰釩氧化物粒子而形成鋰釩氧化物，其中在加熱期間，混合物中鋰與釩的摩爾比為1. 5-1， 且粒子具有定義為Li1+xV&的式，其中χ為0-0. 5的數(shù)；和將粒子摻入電池組的陽極中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述混合物進(jìn)一步包含石油浙青和化學(xué)過程浙青、 煤焦油浙青、來自紙漿工業(yè)的木素和酚醛樹脂中的至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其進(jìn)一步包括加熱從混合物中取出的粒子以將材料碳化，所述材料為粒子的一部分且包含石油浙青和化學(xué)過程浙青、煤焦油浙青、來自紙漿工業(yè)的木素和酚醛樹脂中的至少一種。
全文摘要
本方法涉及制備氧化釩鋰粉末。氧化釩鋰粉末的應(yīng)用包括用作鋰離子電池組的負(fù)極或陽極材料。液相反應(yīng)和前體材料的釩氧化態(tài)降低促進(jìn)氧化釩鋰粉末的制備。形成氧化釩鋰粉末的顆?？蛇M(jìn)一步含有碳以提供導(dǎo)電性。
文檔編號C01G31/00GK102438948SQ201080022481
公開日2012年5月2日 申請日期2010年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者M·W·卡雷爾, Z·毛 申請人:科諾科菲利浦公司