鋰過渡金屬氧化物的氟鈍化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰過渡金屬氧化物的氟鈍化處理方法，包括:(a)準備粉末或塊形態(tài)的鋰過渡金屬氧化物的步驟；(b)利用含氟的原料氣體生成等離子體的步驟；以及(C)利用所述等離子體處理所述鋰過渡金屬氧化物的步驟。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池(secondary cell)是將外部電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并儲存且根據(jù)需要生成電能的元件。通常使用的蓄電池有鉛蓄電池、鎳鎘(NiCd)蓄電池、鎳氫(NiH)蓄電池、鋰(Li)蓄電池、鋰離子聚合物(L1-1on polymer)蓄電池等。
[0003]其中，鋰蓄電池是利用鋰的氧化還原反應(yīng)原理儲存電能的元件。鋰蓄電池的能量密度是目前使用的鎳氫蓄電池的兩倍以上，比其他蓄電池小、輕，因此有利于小型化，并且使用時間長。并且相比于其他蓄電池自放電少且儲存效果強，具有良好的充放電周期。由于具有這些優(yōu)點，尤其頻繁重復(fù)充放電也不會造成放電容量減少的儲存效果，因此鋰蓄電池不僅作為手機、筆記本、數(shù)碼相機等小型電子產(chǎn)品的電源，并且還廣泛用作混合動力車輛、插電式車輛、電動車輛的中大型電池、太陽能儲存用大型電池等。
[0004]目前用作這種鋰蓄電池的陽極的物質(zhì)有LiCo02、1^附02等層狀系材料、LiMn204等尖晶石系材料、LiFePO4等橄欖石系材料、Li 2MnSi04等硅酸鹽系材料。
[0005]采用所述陽極活性物質(zhì)的鋰蓄電池在反復(fù)充放電的情況下壽命急劇下降。其原因在于電池內(nèi)部的水分或其他影響造成電解質(zhì)分解或活性物質(zhì)劣化，電池的內(nèi)部電阻增大造成的現(xiàn)象。因此，目前在致力于研究解決這種問題。
[0006]引起這種問題的原因之一在于電解質(zhì)內(nèi)的鋰之外的離子及物質(zhì)與陽極發(fā)生不必要的反應(yīng)。用于解決這種問題的目前已知方法之一是通過用氟鈍化陽極物質(zhì)切斷陽極物質(zhì)與電解質(zhì)發(fā)生不必要的反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]本發(fā)明的目的在于對作為鋰離子蓄電池陽極材料的鋰過渡金屬氧化物進行氟(F)鈍化，切斷與電解質(zhì)發(fā)生不必要的反應(yīng)，以此提高鋰離子蓄電池的性能。
[0009]技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的一個方面提供一種鋰過渡金屬氧化物的氟鈍化方法，包括:(a)準備粉末或塊形態(tài)的鋰過渡金屬氧化物的步驟；(b)利用含氟的原料氣體生成等離子體的步驟；以及(C)利用所述等離子體處理所述鋰過渡金屬氧化物的步驟。
[0011]含氟的原料氣體為含氟的氣體，例如是三氟化氮(NF3)、氟(F2)、氟代烴(CxHyFz)、氟化氫(HF)、四氟化碳(CF4)及六氟化硫(SF6)。所述氣體可以單獨使用，也可以與其他預(yù)定氣體混合使用?；旌鲜褂玫乃鰵怏w可以是能夠在大氣壓發(fā)生的任意種氣體。根據(jù)目的，可以是氣態(tài)或氣霧態(tài)。例如，可以是甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)、肼(N2H2)、氫氣(H2)、四氯化碳(CCl4)、二氧化氯(ClO2)、氯氣(Cl2)、溴化氫(HBr)及溴(Br2)。
[0012]生成等離子體的方法也不受特殊限定。因此，本發(fā)明可以采用生成等離子體的一般裝置。如，在大氣壓狀態(tài)下生成等離子體的介質(zhì)阻擋放電(dielectric barrierdischarge ；DBD)型等離子體裝置、容性親合等離子體(capacitively coupled plasma ；CCP)型等離子體裝置、變壓器親合等離子體/電感親合等離子體(transformer coupledplasma ；TCP)/(inductively coupled plasma ；ICP)型等離子體裝置、利用微波生成等離子體的電子回旋共振(electron cyclotron resonance ；ECR)型等離子體裝置、表面波等離子體(surface wave plasma ；SWP)型等離子體裝置等。并且，本發(fā)明使用的等離子體可以表示低溫等離子體，但并非受限于此。因此，應(yīng)理解為利用公知的各種等離子體炬(torch)生成的高溫等離子體也屬于本發(fā)明使用的等離子體的范圍。
[0013]所述鋰過渡金屬氧化物選自由LiCo02、LiN12, LiMn2O4, LiFePO4, Li2MnSi04&LiNi1 xyCoxMy02構(gòu)成的群組，其中M為選自由Co、Mn、Mg、Fe、N1、Al及其組合構(gòu)成的群組的一種金屬，0〈x+y〈l。
[0014]所述(c)步驟的處理為所述(b)步驟生成的等離子體與所述鋰過渡金屬氧化物的接觸反應(yīng)。所述接觸反應(yīng)不僅包括直接接觸反應(yīng)，還包括間接接觸方式。
[0015]根據(jù)該方面的方法采用等離子體直接或間接接觸方式。有關(guān)內(nèi)容參見本發(fā)明人的專利即韓國專利申請第10-2012-0008332號。
[0016]根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種鋰過渡金屬氧化物的氟鈍化方法，包括:(a)準備粉末或塊形態(tài)的鋰過渡金屬氧化物的步驟；(b)通過對含氟的原料氣體進行等離子體處理準備活性氣體的步驟；以及，(C)利用所述活性氣體處理所述金屬氧化物的步驟。
[0017]根據(jù)該方面的方法采用等離子體遠程接觸方式。該裝置采用等離子體發(fā)生區(qū)域與處理區(qū)域為不同空間的方式，是利用通過等離子體發(fā)生的活性氣體處理粉末的裝置，而不是將從所述等離子體發(fā)生區(qū)域得到的活性氣體傳送到粉末處理區(qū)域并直接利用等離子體處理粉末的方式。有關(guān)內(nèi)容參見本發(fā)明人的專利即韓國專利申請第10-2012-0040112號及第 10-2012-0078234 號。
[0018]所述活性氣體是通過等離子體處理所述原料氣體使得離子化及分子解離的過程生成的。用于生成活性氣體的等離子體可以表示物理學(xué)上的一般意思，即可以表示包括向氣態(tài)物質(zhì)施加能量生成的離子與自由電子的粒子聚合體。
[0019]技術(shù)效果
[0020]本發(fā)明可以通過等離子體直接、間接或遠程處理對鋰過渡金屬氧化物進行氟鈍化。
【附圖說明】
[0021]圖1為用于本發(fā)明實施例的裝置的概要圖；
[0022]圖2為用于確認氟(F)鈍化而采用的ATR-FTIR光譜儀的照片；
[0023]圖3為圖2的ATR-FTIR光譜儀的使用概要圖；
[0024]圖4為通過圖2的ATR-FTIR光譜儀獲得的曲線圖數(shù)據(jù)；
[0025]圖5為實施例2的XPS曲線圖及表格數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0026]以下參照顯示有可實施本發(fā)明的特定實施例的附圖詳細說明本發(fā)明。通過詳細說明使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員足以實施本發(fā)明。本發(fā)明的多種實施例雖各不相同，但并不相互排斥。例如，以下記載的特定形狀、結(jié)構(gòu)及特性可在不超出本發(fā)明技術(shù)方案及范圍的前提下在一個實施例基礎(chǔ)上以其他實施例實現(xiàn)。另外，公開的各實施例內(nèi)的個別構(gòu)成要素的位置或配置在不超出本發(fā)明的技術(shù)方案及范圍的前提下可以變更實施。因此，以下詳細說明并非以限定為目的，在合理定義本發(fā)明范疇的情況下僅限于與技術(shù)方案所記載的范疇等同的所有范疇。附圖中類似的附圖標記在各方面表示相同或類似的功能，為便于說明，放大顯示長度、面積、厚度及形態(tài)等。
[0027]以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選