CZ385897A3 - Způsob zpracování oxidu manganičitého pro lithiové baterie a produkt takto vyrobený, katoda a elektrochemický článek - Google Patents
Způsob zpracování oxidu manganičitého pro lithiové baterie a produkt takto vyrobený, katoda a elektrochemický článek Download PDFInfo
- Publication number
- CZ385897A3 CZ385897A3 CZ973858A CZ385897A CZ385897A3 CZ 385897 A3 CZ385897 A3 CZ 385897A3 CZ 973858 A CZ973858 A CZ 973858A CZ 385897 A CZ385897 A CZ 385897A CZ 385897 A3 CZ385897 A3 CZ 385897A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- manganese dioxide
- lithium
- electrochemical cell
- hydrogen
- suspension
- Prior art date
Links
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 254
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 42
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 18
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims abstract 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 42
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 32
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 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 claims description 28
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 14
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000006182 cathode active material Substances 0.000 claims description 8
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 8
- -1 sodium cations Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 4
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 229940031993 lithium benzoate Drugs 0.000 claims description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L lithium sulfate Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-]S([O-])(=O)=O INHCSSUBVCNVSK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- LDJNSLOKTFFLSL-UHFFFAOYSA-M lithium;benzoate Chemical compound [Li+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 LDJNSLOKTFFLSL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N tert-butyl 3-aminoazetidine-1-carboxylate;hydrochloride Chemical compound Cl.CC(C)(C)OC(=O)N1CC(N)C1 RBTVSNLYYIMMKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 8
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 abstract description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000002585 base Substances 0.000 description 7
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 2
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 2
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 2
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910015013 LiAsF Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- GOPYZMJAIPBUGX-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[Mn+4] Chemical class [O-2].[O-2].[Mn+4] GOPYZMJAIPBUGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001423 beryllium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004177 diethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011262 electrochemically active material Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical group [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 229940006487 lithium cation Drugs 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 150000003385 sodium Chemical class 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G45/00—Compounds of manganese
- C01G45/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G45/00—Compounds of manganese
- C01G45/12—Complex oxides containing manganese and at least one other metal element
- C01G45/1221—Manganates or manganites with trivalent manganese, tetravalent manganese or mixtures thereof
- C01G45/1228—Manganates or manganites with trivalent manganese, tetravalent manganese or mixtures thereof of the type (MnO2)-, e.g. LiMnO2 or Li(MxMn1-x)O2
-
- 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
-
- 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
- H01M4/502—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese for non-aqueous cells
-
- 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
- C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
- C01P2002/54—Solid solutions containing elements as dopants one element only
-
- 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
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0014—Alkaline electrolytes
-
- 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)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
Způsob zpracování oxidu manganičitého pro lithiové baterie a produkt takto vyrobený, katoda a elektrochemický článek
Oblast techniky
Vynález se týká zlepšeného způsobu zpracování oxidu manganičitého pro lithiové baterie a produktu takto vyrobeného a použití uvedeného zlepšeného oxidu manganičitého v elektrochemickém článku. Vynález se obzvláště týká elektrolytického oxidu manganičitého a jeho použití v lithiovém elektrochemickém článku.
Dosavadní stav techniky
Elektrochemické články, jako jsou baterie pro uchovávání elektrické energie, běžně obsahují kovovou anodu a katodu z aktivního materiálu, který může přijímat ionty kovu. Jako médium pro přenos iontů je používán elektrolyt, který je v kontaktu jak s anodou, tak i s katodou. V průběhu vybíjení baterie kovové ionty opouštějí anodu, vstupují do elektrolytu a potom jsou pohlcovány aktivním materiálem katody, čímž dochází k uvolňování elektronů z katody. Jeden běžný typ elektrochemického článku sestává z anody z lehkého alkalického kovu jako je lithium a používá jako aktivní materiál katody oxid přechodného kovu, jako je oxid manganičitý.
Výroba oxidu manganičitého obecně používá elektrolytický proces, ve kterém síran manganičitý podstupuje elektrolýzu v roztoku kyseliny sírové. Výsledný elektrolytický oxid manganičitý vykazuje reziduální povrchovou kyselost pocházející z kyseliny sírové, použité při jeho přípravě, která musí být neutralizována před tím, než může být úspěšně použit v elektrochemickém článku. I když byly pro toto použití navrženy i jiné báze jako je Ca(OH)2 nebo NH4OH, hydroxid sodný je látkou, která je nejčastěji používána pro účely této neutralizace. Hydroxidu sodnému je dávána přednost, protože má výhodnou cenu, dosažitelnost a výhodný je i z hlediska ochrany životního prostředí a pro svoji slučitelnost s konečným použitím produktu.
Neutralizační krok nutně vede k tomu, že do oxidu manganičitého vstoupí kationty. Použití hydroxidu sodného jako neutralizační báze pro oxid manganičitý vede ke vstupu sodíkových kationtů primárně na povrch oxidu manganičitého. Podle současné hypotézy jestliže je tento neutralizovaný elektrolytický oxid manganičitý použit jako aktivní materiál katody, pak reziduální iontově vyměnitelný sodík může být uvolněn v průběhu vybíjení článku. Zdá se, že dochází k iontové výměně sodíku s lithiovými ionty v elektrolytu článku a tím se stává dostupným pro inicializaci reakcí, které vedou k degradaci lithiové anody. Sodíkové ionty z elektrolytového roztoku se zjevně ukládají na lithiové anodě, sodík se vyměňuje s lithiem a potom kovový sodík může reagovat s elektrolytem. I když kovové lithium také může reagovat s elektrolytem, použití uhličitanů vede k pasivaci lithia a prevenci další reakce. Uhličitany ale jsou neúčinné k pasivaci sodíku. Z toho vyplývá, že skladovatelnost neboli možná doba skladování lithiového článku je nepříznivě ovlivněna. Pro překonání tohoto problému byl navržen způsob výroby zlepšeného oxidu manganičitého.
Podstata vynálezu
Vynález se týká zlepšeného způsobu zpracování oxidu manganičitého pro lithiové baterie a produktu takto vyrobeného a použití uvedeného zlepšeného oxidu manganičitého v elektrochemickém článku. Bylo zjištěno, že doba skladovatelnosti a nabíjecí napětí lithiovýeh primárních článků se zvýší, jestliže iontově vyměnitelný obsah sodíku v katodovém elektrodovém materiálu z oxidu manganičitého je redukován. Podle výhodného provedení vynálezu je iontově vyměnitelný sodík, který je přítomen v elektrolytickém oxidu manganičitém, substituován lithiem, čímž se předejde sodíkové kontaminaci lithiové anody článku.
Elektrolytický oxid manganičitý má krystalickou strukturu gama. Je již dlouho známo, že dříve než může být oxid manganičitý v konfiguraci gama použit jako katodový materiál v lithiovém článku, musí být oxid manganičitý tepelně zpracován, aby se jednak odstranila voda a dále aby se krystalická struktura změnila z gama fáze na predominantně beta fázi. Aby oxid manganičitý měl adekvátní výkonnost jako katodový aktivní materiál v lithiové baterii, bylo zjištěno, že procentní zastoupení beta krystalické formy musí být alespoň 30 %, ale méně než 90 %. Materiál, který je vně tohoto rozsahu je pro použití méně vhodný než materiál, • ···· · · · • · · · · · · · · 9 • ♦ Λ · · · · « · · ' C «· ···· ·· «. » který je uvnitř tohoto rozsahu.
Podle předkládaného vynálezu je iontově vyměnitelný sodík, přítomný v elektrolytickém oxidu manganičitém odstraněn a nahrazen lithiem před tepelným zpracováním oxidu manganičitého z formy gama do predominantní formy beta.
Nahrazení iontově vyměnitelného sodíku, který je přítomen v elektrolytickém oxidu manganičitém se provádí způsobem, ve kterém nejprve dochází k nahrazení iontově vyměnitelného sodíku v elektrolytickém oxidu manganičitém vodíkem. Toho je dosaženo vytvořením suspense elektrolytického oxidu manganičitého ve vodném kyselém roztoku. Výsledný kyselý elekrolytický oxid manganičitý je potom neutralizován bázickým roztokem sloučeniny, obsahující lithium, jako je například hydroxid lithný. Tento neutralizační krok slouží k provedení náhrady dříve vloženého vodíku iontovou výměnou lithiem. Elektrolytický oxid manganičitý je potom promýván vodou, sušen a tepelně zpracován při zvýšené teplotě konvenčním způsobem, čímž dojde ke konverzi elektrolytického oxidu manganičitého ve formě gama na směs gama a beta formy, která je potom používána jako aktivní katodová složka v elektrochemickém článku.
Je třeba zachovávat opatrnost, aby se zamezilo přímému kontaktu oxidu manganičitého se silně bázickým prostředím. Zdá se, že toto ničí částicovou integritu elektrolytického oxidu manganičitého vytvářením submikronové velikosti částic v oxidu manganičitém. Jakmile dojde k narušení struktury krystalitů oxidu manganičitého, ze submikronového oxidu manganičitého vznikne obtížně zpracovatelný kal, který není použitelný jako elektrochemicky aktivní materiál v článcích. Potom je potřeba použít obtížný a nákladný proces rekonstituce oxidu manganičitého na použitelné částice velké velikosti. Obsah hydroxidu lithného s vysokým pH v elektrolytickém oxidu manganičitém s narušenou strukturou může také vést k vložení lithia do krystalické mřížky oxidu manganičitého, čímž dojde ke změně struktury krystalu do formy, která není vhodná jako aktivní katodový materiál.
Při postupu podle způsobu podle vynálezu iniciální zpracování elektrolytického oxidu manganičitého, neutralizovaného hydroxidem sodným, kyselinou slouží k nahrazení iontově zaměnitelného sodíku vodíkem. Vodík může potom být iontově vyměněn s lithiem pomocí řízené adice bázického roztoku lithiové sloučeniny do suspense oxidu manganičitého, která zvýší pH suspense. Tato řízené neutralizace minimalizuje rozpad krystalových shluků oxidu manganičitého, což přináší zlepšené mechanické a fyzikální vlastnosti.
Jak bylo popsáno výše, gama oxid manganičitý, vyrobený kyselou elektrolýzou síranu manganičitého v kyselině sírové je typicky promýván vodným hydroxidem sodným, který neutralizuje povrchovou aciditu vzniklého elektrolytického oxidu manganičitého. Tato neutralizace vkládá do výsledného elektrolytického oxidu manganičitého iontově vyměnitelný sodík, primárně na jeho povrch. Množství sodíku, které je přítomno v elektrolytickém oxidu manganičitém se obvykle pohybuje od asi 800 ppm do asi 3000 ppm; pokud je elektrolytický oxid manganičitý tepelně přeměněn na beta formu pro použití v lithiovém článku, tento obsah sodíku je • · · • · stále uchováván v oxidu manganičitém. Podle předkládaného vynálezu bylo zjištěno, že pro použití v lithiovém článku je výhodné, aby gama/beta oxid manganičitý obsahoval méně než asi 1000 ppm sodíku, výhodně méně než asi 800 ppm a obzvláště výhodně méně než 400 ppm.
Z toho vyplývá, že obsah sodíku v elektrolytickém oxidu manganičitém je obecně třeba redukovat.
V jednom provedení způsobu podle předkládaného vynálezu je rozmělněný elektrolytický oxid manganičitý, který má střední velikost částic v rozmezí od asi 10 do asi 50 mikronů a který má obsah sodíku v rozmezí od asi 800 ppm do asi 3000 ppm (po neutralizaci hydroxidem sodným) převeden na suspenzi ve vodném roztoku kyseliny po dobu dostatečnou k nahrazení iontově vyměnitelného sodíku v elektrolytickém oxidu manganičitém vodíkem. Elektrolytický oxid manganičitý je vytvořen v prostředí kyseliny sírové a obecně obsahuje okolo 1% hmotnostního síranu. Suspense vytvořená v kyselině sírové se ponechá usadit a supernatantová tekutina se odstraní. Pro kyselé zpracování může být použita jakákoli silná kyselina jako je kyselina fosforečná, kyselina dusičná a kyselina sírová. Výhodné je použití kyseliny sírové, neboť je relativně levná, snadno dostupná a obecně v ní nejsou přítomny nepříznivé kontaminující látky.
Potom je do suspense tvořené elektrolytickým oxidem manganičitým, který byl zpracován kyselinou a podstoupil iontovou výměnu, postupně přidáván vodný roztok lithiové sloučeniny, čímž dojde k výměně vodíkových iontů s lithiovými ionty. Lithiová sloučenina může být ve vodě
rozpustná lithiová sůl, jako je například hydroxid lithný, karboxylát lithný, uhličitan lithný, benzoát lithný, síran lithný, dusičnan lithný a podobně. Výhodně je používán hydroxid lithný. Když lithiové kationty nahradí vodík v oxidu manganičitém, kyselost suspense postupně klesne. Jestliže tedy je používán alkalický roztok, obsahující lithiový kationt k provedení výměny vodíkových iontů, postup výměny iontů může být běžně monitorován sledováním pH roztoku. Pokud výměna iontů v oxidu manganičitém dosáhne dostatečného stupně, lithium obsahující elektrolytický oxid manganičitý je promýván deionizovanou vodou, aby byl odstraněn přebytek lithiové soli, spočívající na částicích.
Jak bylo uvedeno výše, je výhodné redukovat obsah sodíku v oxidu manganičitém, i když určitá úroveň sodíku může být tolerována, aniž by docházelo k nepříznivým účinkům na výkonnost elektrochemického článku, ve kterém je oxid manganičitý používán. V souladu s tím předkládaný způsob snižuje úroveň sodíku na požadovanou úroveň, umožňuje použití ekonomicky výhodných a komerčně dostupných reagentů, které mohou obsahovat samy jisté množství sodíku, který dříve nemohl být tolerován jako kontaminace. Jestliže je například v procesu iontové výměny používána komerční kyselina sírová a/nebo hydroxid lithný, stupeň iontové výměny může být upraven, aby kompenzoval jakýkoliv dodatečný obsah sodíku, který byl dodán s reagenty.
Jestliže má být oxid manganičitý použit v lithiovém primárním článku, pak gama elektrolytický oxid manganičitý musí být konvertován na krystalickou formu beta. Ve skutečnosti je gama oxid manganičitý konvertován pouze částečně tak, že alespoň 30 % hmotnostních gama oxidu manganičitého je konvertováno na beta formu. Výhodně je na beta formu konvertováno od asi 60 % do asi 90 % hmotnostních oxidu manganičitého, jak je známo odborníkům v oboru a jak vyplývá například z běžně uváděného U.S. patentu č. 4,921,689.
Po tepelné konverzi elektrolytického oxidu manganičitého, která vede ke konverzi gama oxidu manganičitého na jeho beta formu, může být ze vzniklého oxidu manganičitého připravena katoda použitím běžně používaných technik. Například může být konvertovaný oxid manganičitý kombinován s vodivým činidlem, jako jsou uhlíkové saze, spolu s vazebným činidlem, jako je PTFE, čímž se vytvoří směs a potom je uvedená směs, obsahující oxid manganičitý zformována do požadované katodové struktury.
Beta konvertovaný oxid manganičitý je typicky používán jako elektrochemicky aktivní katodová složka elektrochemických článků, které mají bezvodý elektrolyt. Například ve standardním knoflíkovém článku je směs obsahující oxid manganičitý slisována do tvaru disku a ve standardním vinutém článku je směs aplikována na alespoň jednu stranu vhodného substrátu. Substrát může být nebo nemusí být porézní v závislosti na konkrétním návrhu článku.
Jeden typ spirálovitě vinutého článku je vytvářen využitím dobře známé konstrukce „rosolovitého svitku, ve které elektrodová skupina zahrnuje svitek struktury typu pásky, která má střídavě provedené vrstvy kladné elektrody, separátoru a záporné elektrody spirálovitě vinuté tak, že • ♦ • · · « · · • · ···· *· « · záporná elektroda se nachází na vnější straně. Separátor, který je určen k oddělení kladné elektrody a záporné elektrody tak, aby se navzájem nedotýkaly, je typicky mikroporézní polypropylen. Článek je uzavřen v nádobce z nerezové oceli, která má elektricky izolující člen na svém dně. Článek také obsahuje bezvodý elektrolyt, obsahující jednu nebo více lithiových solí, rozpuštěných v bezvodém rozpouštědle. Jak je známo odborníkům v oboru, vhodné soli lithia zahrnují LiAsF4, LiBF4, LÍCF3SO3, LiC104, LÍN (CF3SO2) 2, LiPF6 a jejich směsi a podobně, vhodná bezvodá rozpouštědla zahrnují dimethoxyethan, uhličitan diethylu, diethoxyethan, uhličitan dimethylu, uhličitan ethylenu, uhličitan propylenu a jejich směsi a podobně. Kladná elektroda je z beta konvertovaného oxidu manganičitého, naneseného na vhodný substrát; záporná elektroda je fólie kovového lithia. Na soustavu elektrod je na horní straně článku umístěna vrstva izolátoru a pak je horní strana článku uzavřena plastickým uzávěrem, kterým prochází kladný vývod, který je elektricky spojen s kladnou elektrodou. Záporná elektroda je v elektrickém kontaktu s obalem, který tvoří záporný vývod baterie.
Typický „knoflíkový' primární článek používá kovový obal jako kladný vývod a má kovový klobouček jako záporný vývod a používá plastický izolátor a uzavírací člen, který připevňuje klobouček k obalu a přitom klobouček od obalu odděluje. Záporná elektroda je kovové lithium, které je v elektrickém kontaktu s kloboučkem prostřednictvím kolektorové vrstvy. Lisovaný disk z beta konvertovaného oxidu manganičitého slouží jako kladná elektroda, která je v elektrickém kontaktu s kladným lithiový elektrochemický vývodem, představovaným kovovým obalem, prostřednictvím jiné kolektorové vrstvy.
Zatímco bylo zjištěno, že beta konvertovaný oxid manganičitý, ve kterém došlo k výměně iontů a vytvořený podle předkládaného vynálezu, je zlepšený katodový materiál pro lithiové primární články. Gama oxid manganičitý, ve kterém došlo k výměně iontů (před tepelnou konverzí do formy beta) může být také užitečný jako elektrochemicky aktivní katodová složka pro jiné typy elektrochemických článků, které zahrnují ty články, které používají vodné elektrolyty, jako jsou například zinko-alkalické a další články. Zinkoalkalické články, jako je dobře známo odborníkům, sestávají z válcovitého obalu, otevřeného jen na jedné straně na které je pak uzavřen pomocí uzávěru. Tento článek obsahuje gel zinkového prášku jako elektrochemicky aktivní anodovou složku a gama oxid manganičitý jako elektrochemicky aktivní katodovou složku a alkalický hydroxid draselný jako elektrolyt. Oxid manganičitý je ve fyzickém a tím také v elektrickém kontaktu s kovovým obalem, který představuje kladný vývod článku a kovový kolektor proudu, typicky nazývaný „hřebík” je ve fyzickém a elektrickém kontaktu s gelovou zinkovou anodou a také s kovovým koncovým kloboučkem. Kovový koncový klobouček slouží jako záporný vývod článku.
• · ·
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Elektrolytický oxid manganičitý, ve kterém došlo k výměně lithiových iontů, byl vyroben následujícím způsobem:
Z dávky komerčního elektrolytického oxidu manganičitého, neutralizovaného hydroxidem sodným, o hmotnosti 1 kg, ve které je střední velikost částic okolo 50 mikronů a obsahující asi 2200 ppm sodíku, byla připravena v baňce obsahující dva litry jednomolární kyseliny sírové suspense. Suspense byla míchána po dobu asi dvou hodin při teplotě okolí, poté byly částice elektrolytického oxidu manganičitého ponechány sedimentovat ze suspense. Tekutina z baňky byla odvedena, pevný oxid manganičitý byl znovu suspendován mícháním po další dvě hodiny a potom byla pevná složka opět ponechána sedimentovat a tekutina byla znovu odvedena. Zbývající pevná látka, kyselinou zpracovaný a vodík obsahující iontově vyměněný nebo protonovaný elektrolytický oxid manganičitý byl propláchnut ve třech litrech deionizované vody mícháním po dobu jedné hodiny. Pevná látka byla ponechána sedimentovat, tekutina byla odvedena a pevná látka byla znovu suspendována ve dvou litrech čerstvé deionizované vody.
Potom byl lithný a hydroxidu do suspense za míchání pomalu přidáván hydroxid přitom bylo monitorováno pH suspense. Dávky lithného byly přidávány dokud se pH suspense nestabilizovalo na okolo 7 až 7,5. Toto pH indikovalo, že iontově vyměnitelný vodík v oxidu manganičitém byl nahrazen lithiovými ionty.
Suspense potom byla vakuově filtrována skleněnou filtrační nálevkou s fritou a shromážděná pevná látka byla promývána třikrát 100 ml dávkami deionizované vody vakuovou filtrací přes pevnou látku na nálevce. Promytá pevná látka byla ponechána schnout za teploty okolí na filtrační nálevce po dobu 16 hodin a potom přenesena do skleněné kádinky a sušena při teplotě 125 °C ve vakuu po dobu 24 hodin. Vysušený gama oxid manganičitý s dokončenou iontovou výměnou byl potom částečně konvertován do beta formy zahříváním na 400 °C po dobu šest hodin, po kterém následovalo ochlazení na teplotu okolí po dobu dalších šesti hodin.
Z beta konvertovaného oxidu manganičitého byla potom vytvořena směs společným smísením 90 % hmotnostních oxidu manganičitého, 4 % acetylenových sazí a 2 % grafitu pomocí mísiče Turbula Mixer a pak byla přidána 4 % PTFE a alkohol a byla vytvořena pasta. Pasta byla vložena na substrát z niklové fólie a byla zformována do tvaru katody pro primární lithiový článek velikosti 2/3A typu rosolovitého svitku, obecně popsaného výše, s použitím lithiové fólie jako anodového materiálu. Články byly naplněny elektrolytem obsahujícím 30 % uhličitanu propylenu a 70 % dimethoxyethanu se solí 0,5 M LiCF3SO3.
SROVNÁVACÍ PŘÍKLAD A
V tomto příkladě nebylo na elektrolytický oxid manganičitý, neutralizovaný hydroxidem sodným a použitý jako výchozí materiál působeno kyselinou, nebyl promýván a neutralizován jak bylo uvedeno v příkladě 1. Elektrolytický oxid manganičitý bez provedené iontové výměny byl přímo tepelně konvertován do jeho beta formy oxidu manganičitého a použit jako katodový materiál v lithiovém článku, jaký byl popsán v příkladě 1.
SROVNÁVACÍ PŘÍKLAD B
Stejně jako v příkladě 1 byl připraven elektrolytický oxid manganičitý, byl neutralizován hydroxidem sodným a promýván vodou. Promytý elektrolytický oxid manganičitý byl beta konvertován a použit jako katodový materiál v elektrochemickém článku, jaký byl popsán v příkladě 1.
SROVNÁVACÍ PŘÍKLAD C
Stejně jako v příkladě 1 byl připraven elektrolytický oxid manganičitý, který byl ošetřen kyselinou a promýván a potom neutralizován Ca(OH)2 namísto LiOH. Vzniklý gama oxid manganičitý po Ca výměně byl konvertován do beta formy a použit jako katodový materiál v elektrochemickém článku, jaký byl popsán v příkladě 1.
SROVNÁVACÍ PŘÍKLAD D
Stejně jako v příkladě 1 byl připraven elektrolytický oxid manganičitý, který byl ošetřen kyselinou a promýván a potom neutralizován NH^OH namísto LiOH. Vzniklý gama oxid manganičitý po NH4 výměně byl konvertován do beta formy a použit jako katodový materiál v elektrochemickém článku, jaký byl popsán v příkladě 1.
SROVNÁVACÍ PŘÍKLAD E
Stejně jako v příkladě 1 byl připraven elektrolytický oxid manganičitý, který byl ošetřen kyselinou a promýván a potom neutralizován 10 N NaOH namísto LiOH. Vzniklý gama oxid manganičitý se znovu zavedeným sodíkem byl konvertován do beta formy a použit jako katodový materiál v elektrochemickém článku, jaký byl popsán v příkladě 1.
Vzorky oxidu manganičitého, odebírané při výrobě způsobem podle výše uvedených příkladů, byly analyzovány na obsah kationtů. Vzorky byly odebírány okamžiku, kdy výchozí materiál, hydroxidem sodným neutralizovaný elektrolytický oxid manganičitý byl promyt kyselinou, bázicky neutralizován a promyt vodou. Vzorky ze Srovnávacího příkladu A představují neošetřený výchozí elektrolytický oxid manganičitý, neboť v tomto příkladě nebyl oxid manganičitý ani promýván kyselinou ani neutralizován bází. Vzorky ze Srovnávacího příkladu B byly odebrány po promýván! kyselinou a promýván! vodou, neboť nebyla provedena žádná neutralizace bází. Tabulka I podaná níže ukazuje obsah kationtů, určený uvedenou analýzou.
• · ·
- 15 Tabulka I
| Příklad | č. | Neutr. báze | ppm Na+ | ppm K+ | ppm Mg2+ | ppm Ca2+ | ppm Li+ | ppm nh4 + |
| Příklad | 1 | LiOH | 500 | 420 | 35,6 | 240 | 3600 | 220 |
| Srov. | 1 | žádná | 1057 | 524 | 184 | 864 | <10 | <25 |
| Srov. | 2 | jen voda | 900 | 450 | 113 | 530 | - | <25 |
| Srov. | 3 | Ca(OH)2 | 466 | 536 | 119 | 9100 | - | <25 |
| Srov. | 4 | NH4OH | 700 | 430 | 44,0 | 220 | 1,3 | 2500 |
| Srov. | 5 | NaOH | 4300 | 430 | 38,0 | 220 | 1,0 | <25 |
Způsobem podle výše podaných příkladů byly vyrobeny články pro testování nabíjecího napětí článků. Články potom byly vybíjeny v testu s vysokým počtem pulzů (1,8 A po 3 sekundy, přestávka po 7 sekund) až do napětí 1,7 V. Výsledky jsou podány v Tabulce II.
Články byly dále testovány v testu s přerušovaným skladovým režimem (50 pulzů 1,8 A po 3 vteřiny, 7 vteřin přestávka za týden při skladování při 60 °C). Tento agresivní test ověřuje stabilitu baterie. Výsledky jsou podány v Tabulce
III.
TABULKA II
TEST S VYSOKÝM POČTEM PULZU
| Příklad č. | Neutrál, báze | Počet pulzů | Střední napětí |
| Srovnáv. A | neošetřen | 590 ± 28,1 | 2,04 ± 0,018 |
| Příklad 1 | LiOH | 637 ± 16,7 | 2,12 ± 0,010 |
| Srovnáv. B | h2o | 644 ± 18,1 | 2,03 ± 0,015 |
| Srovnáv. C | Ca(OH)2 | 597 ± 25,0 | 2,02 ± 0,020 |
| Srovnáv. D | NH4OH | 653 ± 17,7 | 2,06 ± 0,024 |
| Srovnáv. E | NaOH | 531 ± 23,1 | 1,98 ± 0,023 |
TABULKA III
PŘERUŠOVANÝ SKLADOVACÍ TEST
| Neutr. báze | Příklad č. | 0 | Napětí po týdnu | 5 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |||||
| neoš. | Srov. | A | 2,11+0,026 | 2,12±0,036 | 2,04±0,027 | 2,02±0,029 | l,98±0,028 | l,90±0,084 |
| LiOH | Příkl. | 1 | 2,l7±0,011 | 2,25±0,012 | 2,20±0,015 | 2,26±0,014 | 2,26±0,022 | 2,27±0,028 |
| HZO | Srov. | B | 2,08±0,015 | 2,10±0,025 | 2,06±0,030 | 2,05±0,024 | 2,05±0,030 | 2,02±0,024 |
| Ca(OH)2 | Srov. | C | 2,09±0,015 | 2,11 ±0,029 | 2,08±0,037 | 2,08±0,041 | 2,09±0,043 | 2,08±0,047 |
| NH4OH | Srov. | D | 2,07±0,028 | 2,08±0,022 | 2,04 ±0,026 | 2,08±0,027 | 2,09 ±0,026 | 2,08±0,0l9 |
| NaOH | Srov. | E | 2,12±0,013 | 2,03±0,036 | l,75±0,176 | selhal | — | — |
• · · ·
I když vynález byl popsán s odvoláním na svá specifická provedení, veškerý materiál, obsažený ve výše uvedeném popisu a ukázaný v doprovázejících příkladech je pouze ilustrativní a neomezující povahy. Různé obměny popsaných provedení stejně tak jako jiná další provedení vynálezu jsou zřejmá odborníkovi v oboru po prostudování předloženého popisu nebo mohou být provedena, aniž by došlo k vybočení z povahy a rozsahu předkládaného vynálezu, tak jak je definován v připojených patentových nárocích.
Claims (15)
- PATENTOVÉ NÁROKY řV 385$ • f · · · « • * · · « * • · · ·1 · » « O O · ♦ · » ···>· ·· · ·JUDr. Otakar Švorčík advokát120 00 Praha 2, Hálkova 21. Způsob zpracování oxidu manganičitého obsahujícího iontově vyměnitelné kationty, vyznačující se tím, že se do vodné kyselé suspense uvedeného oxidu manganičitého přidá vodný bázický roztok obsahující lithiové ionty a tím se neutralizuje uvedená suspense a nahradí se alespoň část uvedených iontově vyměnitelných kationtů uvedeným lithiem.
- 2. Způsob zpracování oxidu manganičitého obsahujícího iontově vyměnitelné kationty, vyznačující se tím, že se uvedený oxid manganičitý uvede do kontaktu s vodným kyselým roztokem a tím se nahradí alespoň část uvedených kationtů vodíkem a potom se do kyselé suspense uvedeného oxidu manganičitého přidá vodný bázický roztok obsahující lithiové ionty a tím se neutralizuje uvedená suspense a nahradí se alespoň část uvedeného vodíku obsaženého v uvedeném oxidu manganičitém uvedeným lithiem.
- 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že uvedený oxid manganičitý obsahuje iontově vyměnitelné sodíkové kationty.• ·
- 4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že uvedený oxid manganičitý je elektrolyticky vyrobený gama oxid manganičitý, neutralizovaný hydroxidem sodným.
- 5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že uvedený vodný bázický roztok obsahuje lithiovou sloučeninu, zvolenou ze souboru, zahrnujícího hydroxid lithný, karboxylát lithný, uhličitan lithný, benzoát lithný, síran lithný, dusičnan lithný a podobně.
- 6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že vodný bázický roztok obsahuje hydroxid lithný.
- 7. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že zahrnuje tepelné zpracování uvedeného oxidu obsahujícího lithium při teplotě alespoň okolo 350 °C po dobu potřebnou ke konverzi alespoň okolo 30 % hmotnostních uvedeného oxidu manganičitého z formy gama do formy beta.
- 8. Způsob výroby katodového aktivního materiálu pro lithiové elektrochemické články, vyznačující se tím, že zahrnuje krokya) uvedení elektrolytického gama oxidu manganičitého neutralizovaného hydroxidem sodným do kontaktu s vodným kyselým roztokem a nahrazením alespoň části uvedeného sodíku vodíkem,b)c)d) vytvoření vodné suspense oxidu manganičitého, obsahujícího vodík, přidání vodného bázického roztoku hydroxidu lithného pro neutralizaci suspense a nahrazení alespoň části uvedeného vodíku lithiem, a tepelné zpracování oxidu manganičitého, obsahujícího lithium při teplotě alespoň okolo 350 potřebnou ke konverzi alespoň okolo 30 ' uvedeného oxidu manganičitého z formy gama do formy beta.°C po dobu hmotnostních
- 9. Materiál· z oxidu manganičitého, vyrobený způsobem podle nároku 1.
- 10. Materiál z oxidu manganičitého, vyrobený způsobem podle nároku 2.
- 11. Katodový aktivní materiál z oxidu manganičitého pro lithiový elektrochemický článek, vyrobený způsobem podle nároku 8.
- 12. Elektrochemický článek obsahující lithiovou anodu, elektrolyt a katodu vyrobenou z oxidu manganičitého podle nároku 9.• · ·
- 13. Elektrochemický článek obsahující lithiovou anodu, elektrolyt a katodu vyrobenou z oxidu manganičitého podle nároku 10.
- 14. Primární elektrochemický článek obsahující lithiovou anodu, elektrolyt a katodu vyrobenou katodového aktivního materiálu z oxidu manganičitého podle nároku 11.
- 15. Způsob zvýšení skladovací životnosti a nabíjecího napětí lithiového primárního elektrochemického článku vyznačující se tím, že zahrnuje kroky uvedení oxidu manganičitého, obsahujícího iontově vyměnitelné kationty do kontaktu s vodným kyselým roztokem a nahrazení alespoň části uvedených kationtů vodíkem, následovaným přidáním vodného bázického roztoku obsahujícího lithiové ionty do kyselé suspense uvedeného oxidu manganičitého pro neutralizaci uvedené suspense a nahrazení alespoň části uvedeného vodíku obsaženého uvedeným oxidem manganičitým uvedeným lithiem, vytvoření elektrody z uvedeného oxidu manganičitého a použití elektrody jako katody v uvedeném primárním elektrochemickém článku.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/474,871 US5698176A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Manganese dioxide for lithium batteries |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ385897A3 true CZ385897A3 (cs) | 1998-07-15 |
Family
ID=23885281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ973858A CZ385897A3 (cs) | 1995-06-07 | 1996-06-05 | Způsob zpracování oxidu manganičitého pro lithiové baterie a produkt takto vyrobený, katoda a elektrochemický článek |
Country Status (15)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5698176A (cs) |
| EP (1) | EP0842118B1 (cs) |
| JP (1) | JP4043513B2 (cs) |
| CN (1) | CN1113039C (cs) |
| AT (1) | ATE267772T1 (cs) |
| AU (1) | AU5982596A (cs) |
| BR (1) | BR9608570A (cs) |
| CA (1) | CA2222516C (cs) |
| CZ (1) | CZ385897A3 (cs) |
| DE (1) | DE69632586T2 (cs) |
| NZ (1) | NZ309614A (cs) |
| PL (1) | PL323713A1 (cs) |
| TW (1) | TW422818B (cs) |
| WO (1) | WO1996040588A1 (cs) |
| ZA (1) | ZA963652B (cs) |
Families Citing this family (50)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3590178B2 (ja) * | 1996-01-08 | 2004-11-17 | 三井金属鉱業株式会社 | 電解二酸化マンガンおよびその製造方法、並びにマンガン乾電池 |
| US6190800B1 (en) | 1998-05-11 | 2001-02-20 | The Gillette Company | Lithiated manganese dioxide |
| CA2334377A1 (en) | 1999-04-08 | 2000-10-19 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Method for preparing lithium manganate having spinel structure |
| JP4274630B2 (ja) * | 1999-05-21 | 2009-06-10 | 三井金属鉱業株式会社 | スピネル型マンガン酸リチウムの製造方法 |
| US6589693B1 (en) * | 1999-08-05 | 2003-07-08 | Eveready Battery Company, Inc. | High discharge electrolytic manganese dioxide and an electrode and alkaline cell incorporating the same |
| JP2001236957A (ja) | 2000-02-25 | 2001-08-31 | Mitsui Mining & Smelting Co Ltd | リチウム一次電池用二酸化マンガン及びその製造方法 |
| US20030162099A1 (en) * | 2002-02-28 | 2003-08-28 | Bowden William L. | Non-aqueous electrochemical cell |
| US6878489B2 (en) * | 2002-05-06 | 2005-04-12 | The Gillette Company | Lithium cell with improved cathode |
| US7045252B2 (en) * | 2002-08-08 | 2006-05-16 | The Gillette Company | Alkaline battery including lambda-manganese dioxide |
| US7045249B2 (en) * | 2003-07-02 | 2006-05-16 | The Gillette Company | Lithium cell with improved cathode |
| US20050048366A1 (en) * | 2003-08-27 | 2005-03-03 | Bowden William L. | Cathode material and method of manufacturing |
| US8137842B2 (en) * | 2004-01-22 | 2012-03-20 | The Gillette Company | Battery cathodes |
| US8003254B2 (en) * | 2004-01-22 | 2011-08-23 | The Gillette Company | Battery cathodes |
| US20050164085A1 (en) * | 2004-01-22 | 2005-07-28 | Bofinger Todd E. | Cathode material for lithium battery |
| US20060222945A1 (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-05 | Bowden William L | Battery cathodes |
| US7771873B2 (en) * | 2005-07-12 | 2010-08-10 | Panasonic Corporation | Alkaline battery |
| US7595133B2 (en) * | 2006-07-01 | 2009-09-29 | The Gillette Company | Lithium cell |
| US20080057403A1 (en) * | 2006-09-06 | 2008-03-06 | Issaev Nikolai N | Lithium cell |
| US7981550B2 (en) | 2007-03-19 | 2011-07-19 | The Gillette Company | Lithium cell |
| US20080318123A1 (en) * | 2007-06-22 | 2008-12-25 | Zhiping Jiang | Lithium cell |
| JP2009032677A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-02-12 | Hitachi Maxell Ltd | セパレータ用多孔質膜およびその製造方法、電池用セパレータおよびその製造方法、電池用電極およびその製造方法、ならびにリチウム二次電池 |
| US20090023054A1 (en) * | 2007-07-16 | 2009-01-22 | Zhiping Jiang | Lithium cell |
| US20090074953A1 (en) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Sean Chang | Lithium cell cathode |
| US8460403B2 (en) * | 2007-09-14 | 2013-06-11 | The Gillette Company | Method of storing iron disulfide (FeS2) particles |
| US8617743B2 (en) * | 2007-12-05 | 2013-12-31 | The Gillette Company | Anode balanced lithium-iron disulfide primary cell |
| US8465860B2 (en) * | 2008-01-23 | 2013-06-18 | The Gillette Company | Lithium cell |
| US8273483B2 (en) * | 2008-02-14 | 2012-09-25 | The Gillette Company | Lithium cell |
| US20090214950A1 (en) * | 2008-02-22 | 2009-08-27 | Bowden William L | Lithium cell |
| US8076028B2 (en) * | 2008-04-16 | 2011-12-13 | The Gillette Company | Lithium cell with cathode including iron disulfide and iron sulfide |
| US8859145B2 (en) * | 2008-05-23 | 2014-10-14 | The Gillette Company | Method of preparing cathode containing iron disulfide for a lithium cell |
| JP5530353B2 (ja) * | 2008-06-09 | 2014-06-25 | 日立マクセル株式会社 | セパレータ用多孔質膜、電池用セパレータ、電池用電極およびそれらの製造方法、ならびにリチウム二次電池 |
| US20090317725A1 (en) * | 2008-06-23 | 2009-12-24 | Zhiping Jiang | Lithium cell with cathode containing iron disulfide |
| JP5278332B2 (ja) * | 2008-07-09 | 2013-09-04 | パナソニック株式会社 | リチウム一次電池用電解二酸化マンガンとその製造方法およびそれを用いたリチウム一次電池 |
| US8153296B2 (en) * | 2008-08-27 | 2012-04-10 | The Gillette Company | Lithium cell with cathode containing metal doped iron sulfide |
| US8076029B2 (en) * | 2009-01-20 | 2011-12-13 | The Gillette Company | Lithium cell with iron disulfide cathode and improved electrolyte |
| US20100203370A1 (en) * | 2009-02-12 | 2010-08-12 | Michael Pozin | Lithium cell with iron disulfide cathode |
| US8048562B2 (en) * | 2009-03-27 | 2011-11-01 | The Gillette Company | Lithium cell with improved iron disulfide cathode |
| US8790613B2 (en) * | 2010-02-24 | 2014-07-29 | Erachem Comilog, Inc. | Treated electrolytic manganese dioxide and method for its production |
| US8303840B2 (en) * | 2010-03-12 | 2012-11-06 | The Gillette Company | Acid-treated manganese dioxide and methods of making thereof |
| CN101830513A (zh) * | 2010-05-26 | 2010-09-15 | 中信大锰矿业有限责任公司 | 低钠电解二氧化锰的生产方法 |
| US9048494B2 (en) * | 2010-08-03 | 2015-06-02 | Erachem Comilog, Inc. | Electrolytic manganese dioxide improved for tool wear reduction |
| WO2012046735A1 (ja) * | 2010-10-06 | 2012-04-12 | 東ソー株式会社 | マンガン酸化物及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウムマンガン系複合酸化物の製造方法 |
| JP5516463B2 (ja) * | 2011-03-15 | 2014-06-11 | 株式会社豊田自動織機 | リチウムイオン二次電池用正極活物質の製造方法 |
| EP3163655B1 (en) | 2015-10-28 | 2019-02-27 | Renata AG | Electro-active material of a cathode of primary battery |
| KR20190106638A (ko) | 2018-03-09 | 2019-09-18 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차전지 |
| CN108493444A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-09-04 | 福建南平南孚电池有限公司 | 一种锂锰扣式电池的正极及其制备方法 |
| JP6986472B2 (ja) * | 2018-03-22 | 2021-12-22 | Fdk株式会社 | 電池用電極材料の製造方法 |
| JP7488008B2 (ja) * | 2020-03-23 | 2024-05-21 | Fdk株式会社 | アルカリ蓄電池 |
| CN112968175B (zh) * | 2021-02-26 | 2022-05-27 | 广州鹏辉能源科技股份有限公司 | 锂电池正极活性材料的改性方法、改性的锂电池正极活性材料、正极和锂电池 |
| US20230339776A1 (en) * | 2022-04-25 | 2023-10-26 | GM Global Technology Operations LLC | Method to create a lithium manganese nickel oxide cathode using ultra-pure electrolytic manganese dioxide for improved electrochemical cell performance |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2956860A (en) * | 1957-04-11 | 1960-10-18 | Manganese Chemicals Corp | Process for producing manganese dioxide |
| US3065155A (en) * | 1960-09-02 | 1962-11-20 | Manganese Chemicals Corp | Electrolytic manganese dioxide process |
| JPS5216880B2 (cs) * | 1973-09-20 | 1977-05-12 | ||
| JPS5931182B2 (ja) * | 1975-12-17 | 1984-07-31 | 日立マクセル株式会社 | 非水電解液電池の製造方法 |
| US4312930A (en) * | 1978-09-29 | 1982-01-26 | Union Carbide Corporation | MnO2 Derived from LiMn2 O4 |
| US4277360A (en) * | 1979-03-28 | 1981-07-07 | Union Carbide Corporation | Manganese dioxide |
| JPS56126263A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-03 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Production of positive electrode active material for nonaqueous electrolyte battery |
| JPS59139566A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-08-10 | Toshiba Battery Co Ltd | 有機溶媒電池 |
| JPH0690925B2 (ja) * | 1984-07-02 | 1994-11-14 | 三洋電機株式会社 | 非水電解液電池 |
| JPS61283342A (ja) * | 1985-06-05 | 1986-12-13 | Agency Of Ind Science & Technol | リチウム吸着剤とその製造方法 |
| JPS62126556A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-08 | Toshiba Battery Co Ltd | 非水溶媒電池の製造方法 |
| US4921689A (en) * | 1988-06-24 | 1990-05-01 | Duracell Inc. | Process for producing beta manganese dioxide |
| US4959282A (en) * | 1988-07-11 | 1990-09-25 | Moli Energy Limited | Cathode active materials, methods of making same and electrochemical cells incorporating the same |
| GB2244701B (en) * | 1990-05-17 | 1994-01-12 | Technology Finance Corp | Manganese oxide compound |
| US5156934A (en) * | 1991-02-11 | 1992-10-20 | Rbc Universal Ltd. | Method of making a rechargable modified manganese dioxide material and related compound and electrode material |
| US5277890A (en) * | 1992-09-28 | 1994-01-11 | Duracell Inc. | Process for producing manganese dioxide |
-
1995
- 1995-06-07 US US08/474,871 patent/US5698176A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-05-08 ZA ZA963652A patent/ZA963652B/xx unknown
- 1996-05-31 TW TW085106468A patent/TW422818B/zh not_active IP Right Cessation
- 1996-06-05 AT AT96917156T patent/ATE267772T1/de not_active IP Right Cessation
- 1996-06-05 CN CN96195236A patent/CN1113039C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-05 PL PL96323713A patent/PL323713A1/xx unknown
- 1996-06-05 NZ NZ309614A patent/NZ309614A/xx unknown
- 1996-06-05 JP JP50131897A patent/JP4043513B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-05 CZ CZ973858A patent/CZ385897A3/cs unknown
- 1996-06-05 AU AU59825/96A patent/AU5982596A/en not_active Abandoned
- 1996-06-05 CA CA002222516A patent/CA2222516C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-05 BR BR9608570A patent/BR9608570A/pt not_active Application Discontinuation
- 1996-06-05 DE DE69632586T patent/DE69632586T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-06-05 EP EP96917156A patent/EP0842118B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-06-05 WO PCT/US1996/008833 patent/WO1996040588A1/en not_active Ceased
-
1997
- 1997-06-24 US US08/881,453 patent/US5863675A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1996040588A1 (en) | 1996-12-19 |
| CN1189809A (zh) | 1998-08-05 |
| CA2222516A1 (en) | 1996-12-19 |
| US5698176A (en) | 1997-12-16 |
| TW422818B (en) | 2001-02-21 |
| AU5982596A (en) | 1996-12-30 |
| CA2222516C (en) | 2001-10-30 |
| ZA963652B (en) | 1996-11-20 |
| EP0842118B1 (en) | 2004-05-26 |
| JPH11506721A (ja) | 1999-06-15 |
| NZ309614A (en) | 1999-08-30 |
| CN1113039C (zh) | 2003-07-02 |
| EP0842118A1 (en) | 1998-05-20 |
| ATE267772T1 (de) | 2004-06-15 |
| JP4043513B2 (ja) | 2008-02-06 |
| DE69632586D1 (de) | 2004-07-01 |
| US5863675A (en) | 1999-01-26 |
| PL323713A1 (en) | 1998-04-14 |
| BR9608570A (pt) | 1998-12-29 |
| EP0842118A4 (en) | 1998-08-26 |
| DE69632586T2 (de) | 2005-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ385897A3 (cs) | Způsob zpracování oxidu manganičitého pro lithiové baterie a produkt takto vyrobený, katoda a elektrochemický článek | |
| US4194062A (en) | Rechargeable dichalcogenide cell | |
| US7501208B2 (en) | Doped manganese dioxides | |
| DE69400793T2 (de) | Vereinfachte Herstellung von LiPF6 enthaltendem Elektrolyt für nicht-wässrige Batterien | |
| KR100214394B1 (ko) | 특수 전해질을 갖는 재충전식 리튬 전지 | |
| JPH09507964A (ja) | 高パルスパワー電池 | |
| DE60007138T2 (de) | Alkalische zelle mit verbesserte anode | |
| JPH09194215A (ja) | 酸化リチウムマンガン化合物及び調製方法 | |
| KR102201699B1 (ko) | 리튬이차전지의 전극 복원방법 | |
| US6878489B2 (en) | Lithium cell with improved cathode | |
| JPH06283207A (ja) | 非水電解質電池 | |
| EP1297581B1 (en) | Doped manganese dioxides | |
| KR100639060B1 (ko) | 스피넬형 망간산리튬의 제조방법 | |
| JP2967051B2 (ja) | 非水電解液二次電池及びその製造方法 | |
| JP3590178B2 (ja) | 電解二酸化マンガンおよびその製造方法、並びにマンガン乾電池 | |
| CA2377062A1 (en) | Alkaline cells having positive nickel hydroxide electrodes with fluoride salt additives | |
| CN1305644A (zh) | 锂化氧化锰 | |
| KR20070102613A (ko) | 하나 이상의 전이 금속을 포함하는 리튬계 산화물을개질하는 방법, 상기 산화물을 포함하는 양극, 및 리튬전지 | |
| US6713039B2 (en) | Lithium-manganese oxide for use in lithium secondary cell cathode and method for producing the lithium-manganese oxide | |
| AU752807B2 (en) | An improved manganese dioxide for lithium batteries | |
| MXPA97009547A (en) | An improved manganese dioxide for li batteries | |
| JP3017756B2 (ja) | 非水電解液二次電池 | |
| US20250029981A1 (en) | Alkaline battery | |
| JP2553920B2 (ja) | 非水電解液二次電池およびそれに用いる正極活物質の製造方法 | |
| CN1226461C (zh) | 羟基氧化镍的电化学合成方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |