專(zhuān)利名稱(chēng)：致密混合氧化鈦鋰的粉狀復(fù)合物、生產(chǎn)該復(fù)合物的方法和生產(chǎn)含有該復(fù)合物的電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物、生產(chǎn)該復(fù)合物的方法和生產(chǎn)用于包含該復(fù)合物的電化學(xué)蓄能系統(tǒng)的電極的方法。
背景技術(shù)：
電化學(xué)蓄能系統(tǒng)尤其包括用鋰運(yùn)行的蓄能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包含至少一種含鋰的電極。更具體而言，稱(chēng)為鋰蓄電池的系統(tǒng)包括含有鋰的兩個(gè)電極。也存在僅包括一個(gè)含鋰電極的混合系統(tǒng)。
作為自給(autonomous)能源，尤其在便攜式的物品中，鋰蓄電池或鋰電池越來(lái)越傾向于替換可再充電的鎳-鎘(Ni-Cd)或鎳氫化物(Ni-MH)蓄電池。實(shí)際上，與Ni-Cd和Ni-MH蓄電池比較而言，鋰蓄電池呈現(xiàn)更好的性能和尤其更高的質(zhì)量能量密度。
鋰蓄電池基于Li+離子在正電極中的插入和脫出(deinsertion)的原理。正電極實(shí)際上包含至少一種能夠在它的結(jié)構(gòu)中插入一定數(shù)量的Li+陽(yáng)離子的材料。因此，用作正電極的活性材料的物質(zhì)一般選自TiS2、NbSe3、V2O5、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiV3O8并且最近可選擇LiFePO4。該鋰蓄電池的負(fù)電極能夠是Li+離子產(chǎn)生劑或也可含活性鋰插層材料。因此，負(fù)電極的活性材料一般選自金屬鋰、鋰合金、鋰合金在氧化鋰中的納米混合物、鋰和過(guò)渡金屬氮化物、鋰插層或插入材料例如石墨形式的碳或者包括鋰和鈦的尖晶石結(jié)構(gòu)材料Li1+xTi(2-y)/4O4，其中x和y分別為0-1，以獲得負(fù)電極的活性材料。
在專(zhuān)利申請(qǐng)JP2003137547中，提議使用混合的鈦和鋰氧化物L(fēng)i4Ti5O12作為二次鋰蓄電池的正電極或負(fù)電極的活性材料。Li4Ti5O12氧化物通過(guò)在水中混合前體和然后在對(duì)它進(jìn)行在700℃和1000℃之間的溫度下的熱處理之前干燥該混合物來(lái)獲得。然后研磨該混合物以便獲得以粉末形式的復(fù)合物，其中顆粒有均勻的粒度分布，平均直徑在0.5和1.5μm之間以及最大直徑是25μm。盡管這樣生產(chǎn)的該Li4Ti5O12氧化物能夠獲得表現(xiàn)出良好電力性能的鋰蓄電池，然而它的密度不超過(guò)0.85g/ml。然而，該低密度表現(xiàn)出形成大體積電極的缺點(diǎn)，因此造成大尺寸的鋰蓄電池。
在專(zhuān)利申請(qǐng)US2003/0017104中，合成Li4Ti5O12氧化物以便獲得受控制的和均勻的粒徑，該粒徑在5nm和2000nm之間，其中比表面積在1和400m2/g之間。該氧化物的合成包括在水中研磨在溶液中的混合鈦和鋰氧化物源(source)以便獲得預(yù)先確定的顆粒直徑，該顆粒直徑小于最后的氧化物所要求的直徑。然后該溶液通過(guò)霧化來(lái)進(jìn)行干燥并且再進(jìn)行熱處理，例如在250℃和900℃之間的溫度下。干燥和熱處理步驟能夠增加顆粒的直徑和獲得窄的粒度分布和可控的比表面積。在熱處理步驟以后，該產(chǎn)物能夠在水中進(jìn)行再分散以便分離在熱處理過(guò)程中所形成的聚集體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是獲得混合氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物，其具有高密度和良好的電化學(xué)性能，并且優(yōu)選表現(xiàn)出低雜質(zhì)和低結(jié)構(gòu)缺陷水平。
根據(jù)本發(fā)明，此目的通過(guò)所附權(quán)利要求來(lái)實(shí)現(xiàn)。
更具體而言，此目的通過(guò)這樣的事實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該粉狀復(fù)合物由具有小于或等于1μm的直徑的微粒和至少10體積％的、具有小于或等于100μm的直徑的顆粒組成，以及該顆粒通過(guò)前述微粒的聚集來(lái)形成。
根據(jù)本發(fā)明的第一方案，相對(duì)于該復(fù)合物的總體積而言，通過(guò)聚集所形成的顆粒的比例為30體積％-50體積％。
根據(jù)本發(fā)明的第二方案，該微粒的直徑為0.1μm-0.5μm。
本發(fā)明的另外目的是提供用于生產(chǎn)混合的氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物的方法，該方法易于實(shí)施并且有助于獲得致密復(fù)合物，并且不損害復(fù)合物的電化學(xué)性能。
根據(jù)本發(fā)明，此目的通過(guò)以下來(lái)實(shí)現(xiàn)該方法包括至少以下連續(xù)步驟-合成粉狀混合的氧化鈦鋰，-在行星式磨機(jī)中研磨該氧化物24-48小時(shí)，從而形成具有小于或等于1μm直徑的微粒和至少10體積％具有小于或等于100μm的直徑的顆粒，該顆粒通過(guò)前述微粒的聚集來(lái)形成，-在450℃和600℃之間的溫度范圍下進(jìn)行熱處理。
根據(jù)本發(fā)明的方案，相對(duì)于該混合氧化鈦鋰的總體積，研磨該氧化物的步驟使用低于5體積％的有機(jī)溶劑來(lái)進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)，合成該混合氧化鈦鋰的步驟至少包括以下步驟-該混合氧化鈦鋰的前體的研磨步驟，該步驟持續(xù)時(shí)間為1-2小時(shí)，-溫度高達(dá)900℃的熱處理步驟。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是獲得這樣的電極，該電極包括混合的氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物且能夠獲得提供良好電力性能的電化學(xué)蓄能系統(tǒng)并且具有有限的體積。
根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)以下事實(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)該電極至少包括混合的氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物，該粉狀復(fù)合物由具有小于或等于1μm的直徑的微粒和至少10體積％的具有小于或等于100μm的直徑的顆粒組成，并且顆粒通過(guò)前述微粒的聚集來(lái)形成。


通過(guò)本發(fā)明具體實(shí)施方案的下列描述，其他優(yōu)點(diǎn)和特征將變得更加清楚明白，這些具體實(shí)施方案僅作為非限制性的實(shí)例且表示在附圖中，其中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的粉狀復(fù)合物的由激光粒度測(cè)定法所獲得的粒度分布。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的粉狀復(fù)合物通過(guò)掃描電子顯微法所獲得的照片。
圖3顯示了在不同的電流情況下，包括正電極的鋰蓄電池的容量隨循環(huán)數(shù)的變化，該正電極的基底(base)由根據(jù)本發(fā)明的粉狀復(fù)合物來(lái)形成。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明，混合的氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物，更具體而言是具有經(jīng)驗(yàn)式為L(zhǎng)i4Ti5O12或者Li4Ti5O12的衍生物的復(fù)合物，它由以下組成-第一顆粒組，其由Li4Ti5O12或者Li4Ti5O12的衍生物的單一微粒來(lái)形成，和-第二顆粒組，其由通過(guò)聚集一定量的所述單一微粒而形成的顆粒來(lái)形成。
在Li4Ti5O12的衍生物之中，粉狀復(fù)合物能夠例如選自Li(4-x)MxTi5O12和Li4Ti(5-y)NyO12，其中x和y分別為0-0.2且M和N是各自獨(dú)立的化學(xué)元素，它們選自Na、K、Mg、Nb、Al、Ni、Co、Zr、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Si和Mo。
單一微粒是指互相沒(méi)有結(jié)合的微粒，其具有小于或等于1μm的直徑并且該直徑優(yōu)選的范圍在0.1μm和0.5μm之間。通過(guò)聚集單一微粒所形成的顆粒也稱(chēng)為聚集微粒，它們具有小于或等于100μm的直徑。
而且，通過(guò)聚集所形成的顆粒的比例是至少10體積％，相對(duì)于粉狀復(fù)合物的總體積計(jì)。顆粒的比例的范圍優(yōu)選為30體積％-50體積％，相對(duì)于復(fù)合物的總體積而言。經(jīng)驗(yàn)式為L(zhǎng)i4Ti5O12的粉狀復(fù)合物因此能夠例如包含60體積％的單一微粒和40體積％的顆粒，該顆粒通過(guò)聚集所述微粒來(lái)形成，從而每一個(gè)顆粒具有比各個(gè)微粒的直徑大得多的直徑。
該粒度分布能夠獲得具有高填充密度(優(yōu)選大于或等于1g/cm3)的混合的氧化鈦鋰復(fù)合物。而且，根據(jù)BET(Brunauer-Emmet-Teller)技術(shù)所測(cè)量的比表面積優(yōu)選為5-30m2/g且更優(yōu)選為約10m2/g。
該粉狀復(fù)合物優(yōu)選通過(guò)以任何類(lèi)型的已知方法，從前體或反應(yīng)物開(kāi)始，預(yù)先合成混合的氧化鈦鋰Li4Ti5O12或者其衍生物中的一種而獲得。例如，Li4Ti5O12通過(guò)干燥方法根據(jù)以下反應(yīng)使碳酸鋰(Li2CO3)與鈦或金紅石混合氧化物(TiO2)進(jìn)行反應(yīng)來(lái)形成2.06Li2CO3+5TiO2→Li4Ti5O12+2.06CO2+0.06Li2O輕微過(guò)量的Li2CO3被引入以便在反應(yīng)過(guò)程之中抵消該反應(yīng)物的蒸發(fā)。
通過(guò)在行星式磨機(jī)中將反應(yīng)物與溶劑(例如庚烷)徹底混合1到2小時(shí)來(lái)進(jìn)行合成。該混合物然后進(jìn)行干燥并且放置在氧化鋁坩堝中來(lái)進(jìn)行溫度高達(dá)900℃的熱處理。該熱處理優(yōu)選在10到20小時(shí)之內(nèi)是緩慢的，該熱處理的溫度升高速率例如是1-3℃/分鐘，而且兩個(gè)溫度保持平臺(tái)階段(plateaus)為450℃-550℃和650℃-700℃。如果需要，在中間體研磨之后，該混合物然后能夠進(jìn)行另外的熱處理，其使用的冷卻速率是0.5-2℃/分鐘。因此該合成步驟能夠獲得純凈和粉狀混合的氧化鈦鋰Li4Ti5O12，其平均直徑一般大于1μm并且具有窄的粒度分布。
為獲得Li4Ti5O12的衍生物如Li(4-x)MxTi5O12或Li4Ti(5-y)NyO12，將元素M或元素N的前體在熱處理之前添加到氧化物的反應(yīng)物之中。
然后該粉狀混合的氧化鈦鋰放置于行星式磨機(jī)(其也稱(chēng)為離心磨機(jī))中，以便進(jìn)行強(qiáng)烈研磨，所持續(xù)的時(shí)間為24-48小時(shí)。例如，設(shè)計(jì)成以400rpm的轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的、并且包含直徑為20mm的10個(gè)球的250ml的瑪瑙滾筒(agate bowl)用來(lái)研磨100g的粉狀復(fù)合物。研磨優(yōu)選通過(guò)使用低于5％體積的、例如選自庚烷和己烷的有機(jī)溶劑來(lái)進(jìn)行。更具體的，使用干法來(lái)進(jìn)行，即不使用溶劑，這樣促進(jìn)形成單一微粒的聚集。
在此強(qiáng)烈研磨步驟之中，減少Li4Ti5O12微粒的尺寸以便獲得具有直徑小于或等于1μm的微粒。另外，某些微粒被球擠壓到滾筒的邊緣，因此當(dāng)研磨完成時(shí)，產(chǎn)生了互相結(jié)合的微粒的簇。這些簇然后形成了具有最大直徑100μm的顆粒，比例是至少10體積％，相對(duì)于復(fù)合物的總體積計(jì)。
該強(qiáng)烈的研磨步驟因此能夠獲得粉狀復(fù)合物，該粉狀復(fù)合物包括兩種截然不同的粒度組，然而該步驟在粉狀復(fù)合物中導(dǎo)致應(yīng)力和結(jié)構(gòu)缺陷，這被證明有害于鋰電池電極的應(yīng)用領(lǐng)域并且更具體而言有害于該復(fù)合物的電化學(xué)性能。
為克服此缺點(diǎn)，將該粉狀復(fù)合物在一種惰性氣氛例如氬中置于石英管里。然后密封該石英管并將之置于加熱爐中達(dá)10到30分鐘，該加熱爐被預(yù)先加熱到的溫度低于在進(jìn)行氧化物的合成時(shí)所用的熱處理溫度。更具體而言，該加熱爐的溫度為450℃-600℃且優(yōu)選500℃。此熱處理步驟因而能夠釋放在強(qiáng)烈的研磨步驟中所引起的在混合的氧化鈦鋰晶體中的應(yīng)力和缺陷。
這樣的生產(chǎn)方法，在容易實(shí)施的同時(shí)，還能夠獲得致密的粉狀復(fù)合物，并且不損害它的電化學(xué)性能。實(shí)際上，這樣的方法能夠獲得呈現(xiàn)出特定粒度分布的復(fù)合物，其通過(guò)聚集來(lái)降低了一部分的由Li4Ti5O12晶體所占的體積，并因此增加了復(fù)合物的填充密度。而且該復(fù)合物表現(xiàn)出與粒度分布均勻且狹窄的Li4Ti5O12復(fù)合物的電化學(xué)性能相當(dāng)?shù)碾娀瘜W(xué)性能，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)聚集所形成的顆粒對(duì)鋰插層保持有效(accessible)。
此外，該粉狀復(fù)合物存在的雜質(zhì)比率優(yōu)選小于或等于1％/每摩爾的鈦，并且具有低結(jié)構(gòu)缺陷和應(yīng)力比率，從而改進(jìn)了電化學(xué)性能。
在具體的實(shí)施方案中，Li4Ti5O12氧化物通過(guò)在行星式磨機(jī)中將201.05克的TiO2與76.11克的Li2CO3使用庚烷進(jìn)行混合1到2小時(shí)來(lái)合成。所獲得的該混合物然后在60℃下進(jìn)行干燥12小時(shí)，然后置于250ml氧化鋁坩堝中。該坩堝然后置于馬弗爐中以便通過(guò)包括以下步驟的熱處理來(lái)合成該氧化物-第一溫度按照2℃/分鐘的處理速率來(lái)增加以便達(dá)到溫度為500℃的第一平臺(tái)階段，維持15小時(shí)，-第二溫度按照2℃/分鐘的處理速率來(lái)增加以便達(dá)到溫度為680℃的第二平臺(tái)階段，維持15小時(shí)，-第三溫度按照2℃/分鐘的處理速率來(lái)增加以便達(dá)到溫度為900℃的最后的平臺(tái)階段，維持5小時(shí)。
所獲得的該粉末然后在進(jìn)行另外的熱處理之前、在行星式磨機(jī)內(nèi)在庚烷中進(jìn)行均化達(dá)一小時(shí)。該另外的熱處理由下列步驟組成溫度增加最高至900℃，所用的處理速率是5℃/分鐘，然后在900℃維持該溫度達(dá)5小時(shí)，然后按照25℃/分鐘的速率降溫，直到到達(dá)室溫為止。
這樣獲得的190克的Li4Ti5O12然后在行星式磨機(jī)中進(jìn)行混合24小時(shí)到48小時(shí)，其最大速度由該磨機(jī)所確定并且更具體而言是400rpm。然后20到30克的該混合物置于處在惰性氣氛下的石英管中，該石英管被設(shè)計(jì)以用于在預(yù)先被加熱到500℃溫度的加熱爐中進(jìn)行15分鐘的熱處理。該管然后從加熱爐中迅速地移出以便在室溫下冷卻。
這樣獲得的粉狀復(fù)合物表現(xiàn)出1.4g/cm3的填充密度。如圖1所示的激光粒度測(cè)定法分析所表明此復(fù)合物主要由兩個(gè)微粒組A和B所形成。組A存在狹窄的粒度分布，其中微粒直徑為0.1μm-1μm且平均直徑是大約0.5μm；而組B有寬的粒度分布，其在1μm和100μm之間。而且，組A和B的各自比例是大約60體積％和40體積％。使用掃描電子顯微鏡(SEM)的、由圖2所顯示的觀測(cè)結(jié)果也證明了具有兩種類(lèi)型、不同大小的微粒1和2的粉狀復(fù)合物的具體形態(tài)。微粒1表明了直徑小于1μm的組A的微粒，而微粒2表明了組B的更大的顆粒。而且，圖2表明了該顆粒2由微粒1的簇所形成，其通過(guò)聚集而獲得。
這樣獲得的粉狀復(fù)合物的密度能夠形成具有有限的體積的、用于高性能電化學(xué)蓄能系統(tǒng)(例如鋰電池)的電極。因此該電極例如能夠通過(guò)包括至少混合的氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物與至少一種傳導(dǎo)性添加劑和/或聚合物粘結(jié)劑的納米分散體來(lái)形成。根據(jù)特定的實(shí)施方案，該電極由其上沉積有混合物的鋁集電體組成，該混合物包含80重量％的致密氧化物L(fēng)i4Ti5O12、8重量％的傳導(dǎo)性添加劑例如炭黑、和12重量％的聚合物有機(jī)粘結(jié)劑。該聚合物有機(jī)粘結(jié)劑例如選自聚醚、聚酯或者甲基丙烯酸甲酯-型、丙烯腈-型或者偏二氟乙烯-型聚合物。
這樣的電極能夠例如用作在鋰蓄電池中的正電極，該鋰蓄電池另外包括由金屬鋰制成的負(fù)電極以及吸取有液體電解質(zhì)的隔板(separator)。該液體電解質(zhì)能夠通過(guò)在鋰蓄電池的領(lǐng)域中的任何類(lèi)型的已知液體電解質(zhì)來(lái)形成。其例如通過(guò)在非質(zhì)子溶劑如碳酸亞乙酯、碳酸亞丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和/或碳酸甲基乙基酯中所溶解的鋰鹽例如LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4或LiCH3SO3來(lái)形成。
由此，測(cè)試鋰蓄電池，該鋰蓄電池包括含粉狀復(fù)合物L(fēng)i4Ti5O12作為基底的正電極、金屬鋰電極和吸收有液體電解質(zhì)的隔板，該液體電解質(zhì)在碳酸亞丙酯中含有1M的溶液形式的LiFP6。該正電極包括在其上沉積有混合物的鋁集電體，該混合物包括80重量％的致密Li4Ti5O12、8重量％的炭黑以及12重量％的聚偏六氟乙烯(polyvinylidene hexafluoride)。在這種情況下，Li4Ti5O12作為來(lái)自負(fù)電極的鋰的插入和脫出材料并且能夠交換三個(gè)鋰離子，相對(duì)于鋰而言具有在1.55V的平臺(tái)。
圖3表明了在不同的電流情況C/N下，鋰蓄電池容量隨循環(huán)數(shù)的變化，其中N是電池的每次充電和每次放電(即在Li4Ti5O12材料中的鋰的每次插入和脫出)的小時(shí)數(shù)。從而能夠作以下觀察-N越小，電流越強(qiáng)并且充電和放電循環(huán)越快，-在微弱的條件下，例如C/10，電池達(dá)到160mAh/g的額定容量，-對(duì)于所有電流條件(從C/10到20C)，鋰電池的性能是穩(wěn)定的，-在強(qiáng)的條件下，例如在20C，鋰蓄電池容量仍舊是約60mAh/g，即在微弱的條件下所獲得的額定容量的40％。
此蓄電池因此表現(xiàn)出優(yōu)秀的電化學(xué)性能并且更具體而言無(wú)論在低條件(C/10)下還是在高條件(20C)下都具有高容量。而且，因?yàn)轭~定容量是高的，即容量/每克活性材料是高的；并且由于粉狀復(fù)合物表現(xiàn)出高密度，容量/每體積也是高的。
本發(fā)明不限制于以上說(shuō)明的實(shí)施方案。比如，粉狀復(fù)合物也能夠用作在用于鋰蓄電池的負(fù)電極中的活性材料。在這種情況下，正電極包括在鋰蓄電池的領(lǐng)域中的任何類(lèi)型的已知活性材料。該正電極能夠例如包括LiFePO4、LiMn2O4或者LiNi0.5Mn1.5O4。例如，鋰電池能夠包括含根據(jù)本發(fā)明的Li4Ti5O12的負(fù)電極、含有LiFePO4的正電極和吸收有液體電解質(zhì)的隔板，該液體電解質(zhì)由1M的LiPF6在碳酸亞丙酯中的溶液來(lái)形成。該正電極和負(fù)電極然后按3LiFePO4對(duì)1Li4Ti5O12的方式放置以便使用100％的負(fù)電極的活性材料的存儲(chǔ)容量。然后這樣的蓄電池相對(duì)于鋰而言，在1.9V電壓下工作。對(duì)于混合電化學(xué)蓄能系統(tǒng)，第二電極、正電極例如是由高比表面積的碳來(lái)形成。
權(quán)利要求
1.一種混合氧化鈦鋰的粉狀復(fù)合物，其特征在于它由具有小于或等于1μm的直徑的微粒(1)和至少10體積％的、具有小于或等于100μm的直徑的顆粒(2)組成，其中顆粒(2)通過(guò)前述微粒(1)的聚集而形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的復(fù)合物，其特征在于，相對(duì)于該復(fù)合物的總體積，通過(guò)聚集所形成的顆粒(2)的比例為30體積％-50體積％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一的復(fù)合物，其特征在于，該微粒(1)的直徑為0.1μm-0.5μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)的復(fù)合物，其特征在于，相對(duì)于每摩爾鈦，該復(fù)合物具有小于或等于1％的雜質(zhì)比率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)的復(fù)合物，其特征在于，它的經(jīng)驗(yàn)式選自Li4Ti5O12和其衍生物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的復(fù)合物，其特征在于Li4Ti5O12的衍生物選自Li(4-x)MxTi5O12和Li4Ti(5-y)NyO12，其中x和y分別為0-0.2且M和N是各自獨(dú)立的化學(xué)元素，它們選自Na、K、Mg、Nb、Al、Ni、Co、Zr、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Si和Mo。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)的復(fù)合物，其特征在于它具有大于或等于1g/cm3的填充密度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)的復(fù)合物，其特征在于，它具有在5和30m2/g之間的比表面積。
9.用于制備根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)的混合氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物的方法，其特征在于，它包括至少以下連續(xù)步驟-合成粉狀的混合氧化鈦鋰，-在行星式磨機(jī)中對(duì)該氧化物研磨24-48小時(shí)，從而形成具有小于或等于1μm直徑的微粒(1)和至少10體積％具有小于或等于100μm的直徑的顆粒(2)，該顆粒通過(guò)前述微粒(1)的聚集來(lái)形成，-在450℃和600℃之間的溫度范圍下進(jìn)行熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于相對(duì)于該混合氧化鈦鋰的總體積，該氧化物研磨步驟使用低于5體積％的有機(jī)溶劑來(lái)進(jìn)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10之一的方法，其特征在于，該合成混合氧化鈦鋰的步驟至少包括-該混合氧化鈦鋰的前體的研磨步驟，該步驟的持續(xù)時(shí)間為1-2小時(shí)，-溫度高達(dá)900℃的熱處理步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其特征在于，該混合氧化鈦鋰的前體是TiO2和Li2CO3。
13.根據(jù)權(quán)利要求11和12之一的方法，其特征在于在該研磨步驟期間，將選自Na、K、Mg、Nb、Al、Ni、Co、Zr、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Si和Mo的化學(xué)元素的前體添加到該混合氧化鈦鋰的前體中。
14.用于電化學(xué)蓄能系統(tǒng)的電極，至少包括根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)的混合氧化鈦鋰粉狀復(fù)合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電極，其特征在于它由該粉狀化合物與至少傳導(dǎo)性添加劑和/或聚合物粘結(jié)劑的納米分散體組成。
全文摘要
本發(fā)明的鈦和鋰的混合氧化物粉狀復(fù)合物，優(yōu)選以用于鋰電池的電極活性材料的形式使用，其由直徑等于或小于1μm的微粒(1)和至少10體積％的、直徑等于或小于100μm的顆粒(2)組成組成，其中顆粒(2)通過(guò)前述微粒(1)的聚集而形成。制備本發(fā)明復(fù)合物的方法優(yōu)選在于，在行星式磨機(jī)中對(duì)合成氧化物研磨24－48小時(shí)并且在450－600℃的溫度范圍下進(jìn)行熱處理。
文檔編號(hào)H01M4/48GK101035743SQ200580033771
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者卡蘿爾·鮑爾本, 塞韋林·朱安尼奧, 弗雷德里克·勒克拉斯, 海倫·利格尼爾 申請(qǐng)人:原子能委員會(huì)