[发明专利]电力储存设备及其制备方法

说明书

技术领域

具体而言，本发明涉及电力储存设备及其制备方法。

背景技术

近年来，随着环境工程的发展，与传统发电技术相比对环境的负担更少的发电技术(例如太阳能光伏发电)的发展已活跃地进行。在发电技术发展的同时，电力储存技术也得到了发展。

作为电力储存技术，比方说有电力储存设备，例如锂离子蓄电池。锂离子蓄电池因其能量密度高，适合于小型化而得到广泛应用。

作为锂离子蓄电池的正极活性材料，例如包括至少含有碱金属和过渡金属的复合氧化物以及至少含有碱土金属和过渡金属的复合氧化物。具体而言，可列举出具有橄榄石结构的磷酸铁化合物(AFePO₄，其中，A为碱金属(例如锂(Li)或钠(Na))或碱土金属(例如镁(Mg)或钙(Ca)))。

例如，在具有橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO₄)中，在离子相互接触的方法中锂离子在<010>、<001>和<101>方向单向排列。在具有橄榄石结构的磷酸铁锂中，锂离子在这些方向移动，从而离开和进入磷酸铁锂，由此进行充电和放电。与其它两个方向相比，锂离子更易于在<010>方向移动。已知具有橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO₄)由于其单向排列的锂而具有良好的特性，并且因为其即使在加热至高于350℃时仍不释放氧而具有优异的安全性。

含有具有橄榄石结构的磷酸铁化合物(AFePO₄)作为活性材料的正极活性材料层通过以下方法形成：将磷酸铁锂颗粒与导电剂(例如碳)和粘结剂混合，使混合物在集电器上成型(例如参照专利文献1)。通常，当活性材料层中离子可离开和进入的材料(即活性材料，在这里为磷酸铁锂)的比例增加而活性材料层的体积不变时，能够离开和进入活性材料的离子的数量增加，这可使得电池容量增加。

参考文献

专利文献

专利文献1：日本公布专利申请(Japanese Published Patent Application)No.2004-079276

发明内容

本发明的一个具体实施方式的目的在于：增加能离开和进入活性材料的离子的数量，从而增加电池容量。

本发明的一个具体实施方式为电力储存设备的制备方法，所述电力储存设备包括使用至少含有碱金属和过渡金属的复合氧化物形成的正极活性材料。上述电力储存设备的制备方法包括以下步骤：在支持衬底上形成基底层，在基底层上形成磷酸铁钠层，通过热处理转化磷酸铁钠层从而使用晶轴定向于<010>方向的具有橄榄石结构的单晶磷酸铁钠层作为正极活性材料。

本发明的一个具体实施方式为电力储存设备的制备方法，所述电力储存设备包括使用至少含有碱金属和过渡金属的复合氧化物形成的正极活性材料。上述电力储存设备的制备方法包括以下步骤：在支持衬底上形成基底层，在基底层上形成磷酸铁锂层，通过热处理转化磷酸铁锂层从而使用晶轴定向于<010>方向的具有橄榄石结构的单晶磷酸铁锂层作为正极活性材料。

本发明的一个具体实施方式为电力储存设备，所述电力储存设备包括：包括正极活性材料和正极集电器的正极，所述正极活性材料与支持衬底上的基底层相接触地设置，并且使用晶轴定向于<010>方向且晶格常数与上述基底层材料相等同的具有橄榄石结构的单晶磷酸铁钠形成；包括负极活性材料和负极集电器的负极；设置于上述正极和负极之间的隔板；以及电解液。

本发明的一个具体实施方式为电力储存设备，所述电力储存设备包括：包括正极活性材料和正极集电器的正极，所述正极活性材料与支持衬底上的基底层相接触地设置，并且使用晶轴定向于<010>方向且晶格常数与上述基底层材料相等同的具有橄榄石结构的单晶磷酸铁锂形成；包括负极活性材料和负极集电器的负极；设置于上述正极和负极之间的隔板；以及电解液。