國內(nèi)補鋰專利技術(shù)分析之鋰粉鈍化以及鋰金屬復(fù)合材料
時間:2018-09-19 13:45來源:中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會 作者:網(wǎng)絡(luò)
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本文主要介紹一些鋰粉鈍化以及鋰金屬復(fù)合材料方面的專利，供大家討論。
1. 鋰粉鈍化專利研究
首先是比亞迪的一篇專利，名為一種鈍化鋰粉及其制備方法、添加該鈍化鋰的正極材料以及電池，其原理如下；
首先，在惰性氣氛下將金屬鋰加入到第一溶劑中，第一溶劑與金屬鋰不發(fā)生反應(yīng)，加熱至金屬鋰熔融，攪拌使熔融的金屬鋰分散，冷卻后進行清洗并干燥，得到鋰粉顆粒；
其次，在惰性氣氛下將金屬鹽加入第二溶劑中得到溶液，第二溶劑與金屬鋰不發(fā)生反應(yīng)，1 中得到的鋰粉顆粒加入第二溶劑中，鋰粉顆粒與金屬鹽發(fā)生原位還原反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)物進行清洗并干燥，得到鈍化鋰粉；
最后，第一溶劑為液體石蠟、礦物油中的一種或兩種；第二溶劑為銅、鎳、鐵、鋅、鉛、銀、鎘、鈷鹽中的一種或幾種（溶劑為碳酸酯類）；
接下來是日本人TDK的專利，名為穩(wěn)定鋰粉，原理如下；
首先，穩(wěn)定化鋰粉包含無機保護層
其次，無機金屬包含鐵和鍶，質(zhì)量比例在0.21-2.51
再次，熔融狀態(tài)下通入二氧化碳和微量金屬進行表面保護層的反應(yīng)；
依然是日本TDK的專利，名為穩(wěn)定鋰粉；其基本原理如下；
首先需要搞懂兩個專業(yè)名詞，費雷特直徑：對不規(guī)則顆粒大小的描述常用的參數(shù)。經(jīng)過該顆粒的中心，任意方向的直徑稱為一個費雷特直徑。每隔10°方向的一個直徑都是一個費雷特直徑。一般將這36個費雷特直徑總和起來描述一個顆粒，圓形度C 被定義為，在將顆粒的面積設(shè)定為S 并且將周長設(shè)定為L的時候，C ＝ 4πS/L2；
首先，在將顆粒的平均圓形度設(shè)定為C 的時候，C ≤ 0.90
其次，在將所述顆粒的平均費雷特直徑設(shè)定為FD 的時候，F(xiàn)D ≤ 53.0μm
再次，所述顆粒含有1.0×10-3質(zhì)量％以上且1.0×10 -1質(zhì)量％以下的過渡金屬(用二氧化碳鈍化）
接下來是天津中能鋰業(yè)的專利，名為一種鈍化鋰微球生產(chǎn)方法，其生產(chǎn)方法如下；
首先，采用抽真空充金屬鋰保護氣體的干燥熔鋰罐加熱金屬鋰錠至其熔融成液態(tài)金屬鋰；其次，在鈍化罐內(nèi)制備鈍化金屬鋰微球，具體方法為：在所述鈍化罐內(nèi)形成冷卻鈍化氣流，所述冷卻鈍化氣流是由金屬鋰保護氣混合鈍化劑形成的；在所述鈍化罐內(nèi)應(yīng)用霧化器將液態(tài)金屬鋰霧化，獲得細微的金屬鋰液滴分散下落，在分散下落過程中與所述冷卻鈍化氣流相遇，凝固成金屬鋰微球并與鈍化劑反應(yīng)，在表面形成保護膜，獲得鈍化金屬鋰微球。
天齊鋰業(yè)的鈍化鋰粉的制備方法，基本原理如下；
首先將金屬鋰加入4,4'‑二甲基聯(lián)苯中，密封加熱至200～250℃，攪拌，將金屬鋰分散為小液滴；其次將小液滴取出，冷卻，得到鈍化鋰粉。
從上述鈍化鋰粉的專利中可以看出，其基本思路都是形成鈍化膜，使其能在一定環(huán)境溫濕度下使用，談到鈍化鋰粉，不得不談到美國FMC，濕法鈍化鋰粉，相關(guān)專利很多，再次就不在贅述。鋰粉補鋰在實驗室搞了這么多年，一直也沒有產(chǎn)業(yè)化，可見批量化的難度還是很大的。
2. 鋰金屬復(fù)合材料專利研究
首先是清華大學(xué)的專利，名為金屬鋰二次電池及其負極和多孔銅集流體，其基本原理如下；
首先將一種金屬鋰二次電池負極用多孔銅集流體，其特征在于：所述集流體具有三維連通的多孔結(jié)構(gòu)，并且孔徑范圍為0.1-20μm
其次，所述化學(xué)去合金化法是以二元或多元Cu-X合金帶為原材料，使用刻蝕液（包含兩種組分，分別是酸類和硫酸鹽、硝酸鹽類）將X元素組分從Cu-X合金帶中脫除（浸漬法、噴淋法、濺射法或鼓泡法），一步得到具有三維連通孔道結(jié)構(gòu)的銅集流體，然后用去離子水、無水乙醇洗干凈后烘干備用。其中，X元素為Zn、Mg、Al、Ni和Mn中的至少一種。
再次，利用電沉積法將鋰沉積在多孔銅集流體表面，最終形成多孔集流體；
其次是蘇州納米所的專利，名為硅碳復(fù)合材料、其制備方法與應(yīng)用以及鋰補償方法，將熔融狀態(tài)金屬鋰與碳材料混合，可單獨用作負極極材料，或在制備負極的基材上混入鋰碳材料作為鋰源補償
第三個是美國FMC的專利，名為碳納米管鋰金屬電池，穩(wěn)定化鋰粉與CNT混合組成電極，提高鋰金屬負極的性能；
第四個是中國科學(xué)院物理研究所，名為納米級鋰硅合金材料及其制備方法和用途，將金屬鋰溶于第一溶劑中（醚類）中加熱攪拌，形成懸浮液后加入納米硅后加熱攪拌，真空干燥后，用第二溶劑洗滌（苯類）清洗過濾，真空干燥后得到產(chǎn)品；
第五個是天津赫維科技有限公司的一種鋰硅合金的制備方法，將鋰粉和硅粉在惰性環(huán)境下球磨4h，然后以一定的填充密度在填充到泡沫鎳中，并升溫到160-170℃后冷卻后得到鋰硅合金負極；
第六個依然是清華大學(xué)的專利，名為一種柔性鋰金屬電池負極及其制備方法，其基本原理如下；
首先，一種柔性鋰金屬電池負極，所述柔性鋰金屬電池負極包括鋰金屬和骨架材料兩相結(jié)構(gòu)；其中，鋰金屬的含量為10-99 .9wt .％，骨架材料為導(dǎo)電材料或絕緣材料；所述柔性鋰金屬電池負極能在0-180°內(nèi)彎折；
其次，所述的導(dǎo)電材料為炭黑及其氧化物、富勒烯及其氧化物、石墨烯及其氧化物、碳納米管及其氧化物、模板碳及其氧化物、大孔碳及其氧化物、中空碳球及其氧化物、活性炭及其氧化物、泡沫碳及其氧化物、泡沫銅和泡沫鎳中的一種；所述的絕緣材料為玻璃纖維及其氧化物、聚酰亞胺及其氧化物、聚苯胺及其氧化物、聚丙烯腈及其氧化物、聚醚砜及其氧化物、聚偏氟乙烯及其氧化物、醋酸纖維素及其氧化物、聚乳酸及其氧化物、聚己內(nèi)酯及其氧化物、聚三亞甲基碳酸酯及其氧化物和聚乳酸乙醇酸及其氧化物中的一種。
再次，將固態(tài)金屬鋰熔化成液態(tài)或者氣化成氣態(tài)，然后與骨架材料混合，形成柔性鋰金屬電池負極；
從上述一些復(fù)合材料專利中可以看出，其解決問題的著眼點依然是鋰金屬表面鈍化以及抑制鋰枝晶的生長，但究竟效果怎么樣，還需要拭目以待。
本次專利技術(shù)分析比較偏重合成方面的技術(shù)，因而圖比較少，看起來確實也是比較枯燥，但對于廣大科研工作者而言，正是這種單調(diào)枯燥重復(fù)的工作的積累下，科技才得以發(fā)展和進步。
(責任編輯：子蕊)
文章標簽：
補鋰;專利
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