锂基化合物纳米颗粒组合物及其制备方法技术

提供了锂基化合物小颗粒组合物，及其制备方法和与其相关的构造。所述颗粒组合物，在某些情况下，其特征在于：其包含纳米尺寸颗粒。所述颗粒组合物可用研磨工艺制备。在某些实施方案中，所述颗粒可被能提高颗粒组合物特定性能（例如导电性）的涂层涂覆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术 一般地涉及制备锂基化合物小颗粒组合物的方法，以及相应的 颗粒组合物及其构造。
技术介绍
锂基化合物如锂金属磷酸盐(例如LiFeP04)和锂金属氧化物(如 LiMnNi02),可作为用于电化学电池如蓄电池的材料。这些材料可被加工， 例如，形成用于制备电池的电极(例如阴极、阳极)的粉末。在本领域，存 在提高电池的电化学性能的需要，包括提高充电/放电速率，提高能量密 度和提高使用寿命。典型地，研磨工艺采用研磨介质来碾碎或击打，使产品原料的尺寸变 小。例如，产品原料可以以具有相对大颗粒粉末的形式提供，并且可采用 研磨工艺来减小所述颗粒的尺寸。研磨介质可具有不同的尺寸和形状。在典型的研磨工艺中，在已知的 研磨机设备(例如球磨机、棒磨机、磨碎机(attitor mill)、搅拌介质研磨 机，砾磨机)中使用研磨介质。典型地，研磨机是将产品原料分散至研磨 介质周围，旋转使研磨介质间碰撞，从而使产品原料颗粒破碎为小尺寸来 制备经研磨颗粒组合物。专利技术简介提供制备锂基化合物小颗粒组合物的方法，以及相应的颗粒组合物和 构造。一方面，本专利技术提供一种制备涂覆的颗粒组合物的方法。所述方法包括提供含有给料颗粒和涂层材料前体的给料物质，和流体载体。所述方 法还包括研磨给料物质，以形成包含具有涂层的经研磨颗粒的组合物， 其中所述经研磨颗粒的平均颗粒尺寸小于250nm。另一方面，本专利技术提供一种制备锂基化合物颗粒组合物的方法。所述 方法包括研磨锂基化合物给料颗粒，以形成包含锂基化合物经研磨颗粒 的组合物，所述经研磨颗粒的平均颗粒尺寸小于100nm，污染水平低于 900ppm。另一方面，本专利技术提供经研磨颗粒组合物。所述经研磨颗粒组合物包 含平均颗粒尺寸小于100nm、并且污染水平低于900ppm的锂基化合物经 研磨颗粒。另一方面，本专利技术提供一种制备颗粒组合物的方法。所述方法包括 加热锂基化合物前体，以形成含有锂基化合物的固体块。所述方法还包括 加工所述固体块，以形成含有锂基化合物的给料颗粒。所述方法还包括 研磨所述给料颗粒，以形成包含平均颗粒尺寸小于100nm的锂基化合物 经研磨颗粒的组合物。另一方面，所述方法包括研磨含有锂基化合物前体的给料物质，以 形成包含经研磨颗粒的一次经研磨颗粒。所述方法还包括形成包含经研 磨颗粒的聚集体，加工所述聚集体，以形成含有锂基化合物的组合物。所 述方法还包括研磨所述組合物，以形成包含平均颗粒尺寸小于100nm 的经研磨颗粒的二次经研磨颗粒组合物。参照附图通过下文的详细描述可以清楚地了解本专利技术的其他方面、实 施方案和技术特征。附图是示意性的，并不意在按比例绘制。为了清楚起 见，并不是每幅附图中都列了每个部件。在对于使本领域普通技术人员理 解本专利技术而言，没有必要进行示意的情况下，没有示意出本专利技术的每个实 施方案的每个部件。通过引用的方式并入本专利技术的所有专利申请和专利通 过引用全文并入本专利技术。当存在沖突时，以本说明书(包括定义)为准。附图说明图1所示的是根据本专利技术的一个实施方案的具有由涂覆的小颗粒组合物所形成的电极的电化学电池的示意图。图2所示的是根据本专利技术的一个实施方案的具有由涂覆的小颗粒组 合物所形成的电极的蓄电池构造。图3是实施例1所述的LiMnP04纳米颗粒的TEM照片。图4是由实施例1所述的LiMnP04颗粒组合物所获得的XRD数据图。图5A-B是实施例3所述的LiMnP04颗粒组合物的SEM照片。图6A-B是实施例5所述的碳涂覆的1^4115012纳米颗粒组合物的SEM 照片。图6C是由实施例5所述的碳涂覆的Li/Ti50u纳米颗粒组合物所获得 的XRD数据图。图7A-B是实施例6所述的碳涂覆的Li4Ti5012的SEM照片。图7C由实施例6所述的碳涂覆的1^4115012纳米颗粒组合物所获得的 XRD数据图。图8-8A是实施例7所述的碳涂覆的LiFeP04纳米颗粒组合物的SEM 照片。图8B是由实施例7所述的碳涂覆的LiFeP04纳米颗粒组合物所获得 的XRD数据图。专利技术详述提供锂基化合物小颗粒组合物，及其制备方法和与其相关的构造。在 某些情况下，所述颗粒组合物的特征在于包含纳米尺寸的颗粒。正如下文 所进一步描述的，所述颗粒組合物可用研磨工艺制备。所述研磨工艺可采 用优选种类的研磨介质，以制备具有期望性质(例如小的颗粒尺寸、形状、 低污染水平)的经研磨颗粒组合物。在某些实施方案中，所述颗粒可涂覆 有可以提高颗粒组合物的特定性能(例如导电性)的涂料。可在所期望的条 件下将涂层材料前体与给料颗粒共研磨，以在颗粒上形成涂层。所述颗粒 组合物可用于许多不同的应用，包括电化学应用如燃料电池、超级电容器或蓄电池的电极。如上所述，所述颗粒可含有锂基化合物。本专利技术中，"锂基化合物" 是含有锂以及一种或多种其他元素的化合物。合适的锂基化合物的例子包 括磷酸锂基化合物(即含有锂及磷酸根(P04)，还可含有一种或多种其他元素的化合物)；氧化锂基化合物(即含有锂和氧，还可含有一种或多种其他 元素的化合物)；和钛酸锂基化合物(即含有锂和钛，还可含有一种或多种 其他元素的化合物)。合适的磷酸锂基组合物例如可具有通式LiMP04,其 中M可表示包括过渡金属元素如Fe, Mn, Co, M, V, Cr, Ti， Mo和 Cu的一种或多种金属。合适的磷酸锂基组合物的例子包括LiFeP04, LiMnP04和LiFeMnP04。合适的氧化锂基组合物可具有通式LiMOx，其 中x是合适的下标(例如2), M可表示包括过渡金属元素如Fe, Mn， Co， Ni, V, Cr， Ti， Mo和Cu的一种或多种金属。合适的氧化锂基组合物 的例子包括LiMnNi02。合适的钛酸锂基组合物包括Li4Ti5012等。应当理 解，颗粒组合物也可含有例如能提高导电性的合适的掺杂剂。合适的锂基化合物已描述于美国专利No.5，871,866、 6,136,472、 6,153,333、 6,203,946、 6,387,569、 6,387,569、 6,447,951、 6,528,033、 6,645,452、 6,667,599、 6,702,961、 6,716,372、 6,720,110和6,724,173中，其通过引用 并入本文。在某些实施方案中，经研磨颗粒组合物的平均颗粒尺寸小于500nm。 在特定的实施方案中，平均颗粒尺寸甚至可更小。例如，平均颗粒尺寸可 小于250nm、小于150nm、小于100nm、小于75nm、或小于50nm。在 某些实施方案中，优选颗粒组合物具有非常小的颗粒尺寸(例如平均颗粒 尺寸小于100nm)。在某些情况下，甚至能制备出平均颗粒尺寸小于30nm、 小于20nm、或小于10nm的颗粒组合物。这样的颗粒尺寸，部分地可通 过采用具有特定优选性质的研磨介质而获得，这点将在下文加以描述。应当理解，本文所述的颗粒尺寸是指涂覆或未涂覆的锂基化合物颗粒 组合物的尺寸。所述锂基化合物颗粒组合物的优选平均颗粒尺寸通常取决于其意图 应用。在特定的应用中，期望平均颗粒尺寸极小(例如小于100nm);而在 其他应用中，则期望平均颗粒尺寸稍大一些(例如100nm~500nm)。 一般而言，可控制研磨参数以得到所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备涂覆的颗粒组合物的方法，包括：　提供含有锂基化合物给料颗粒和涂层材料前体的给料物质，以及流体载体；和　将所述给料物质与所述流体载体共研磨，以形成包括涂覆的锂基化合物经研磨颗粒的组合物，所述经研磨颗粒的平均颗粒尺寸小于２５ ０ｎｍ。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特J多布斯，阿尔基特拉尔，
申请(专利权)人：普里梅精密材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]