[发明专利]电极材料的连续制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用锂的嵌入和脱出来连续制造锂过渡金属复合氧化物活性材料的方法，该活性材料可用于锂二次电池的阴极或阳极的电极材料。

背景技术

近年来，随着电子装置的尺寸的减小、性能的改进和便携性的改进，可充电二次电池，例如Ni-MH碱性蓄电池和锂二次电池，已被实际和广泛地使用。特别是，预期具有高能量密度的轻量级非水电解质锂二次电池的使用不仅应用于常规的小型信息-通信装置，例如手机和便携式计算机，而且应用于工业应用，例如需要具有高输出性能的汽车中的大型电池。因此，需要开发一种例如电极材料的有效制造方法。

锂二次电池的阴极材料的通常已知的实例包括锂钴氧化物(LiCoO₂)、锂镍钴氧化物(LiNi_0.85Co_0.15O₂)、锂镍钴锰氧化物(LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂)、锂锰氧化物(LiMn₂O₄)，阳极材料的实例包括锂钛氧化物(Li₄Ti₅O₁₂)。它们通常通过静态过程生产，所述静态过程包含：将过渡金属化合物作为前体和锂化合物进行干混和粉碎，用该混合物填充匣钵(sagger)，并在大气中或在受控气氛下煅烧该混合物。在以静态煅烧混合物的方法中，前体与锂化合物未充分接触，导致由前体分解而产生的气体的排出(水、二氧化碳)和大气向所述混合物中的供给不充分，传热不充分，并由此限制了填充量。这导致在高温下的煅烧持续很长时间，造成质量和生产率方面的问题。

为解决上述问题，例如已经公开了一种在将供应气体强力进料至混合粉末的填充层以合成具有高容量的均质阴极材料的同时实施煅烧的方法(1号专利文献)、一种将过渡金属化合物和锂化合物在水介质中粉碎并将得到的固-液混合物进行喷雾-干燥以得到均匀混合的粉状固体，然后煅烧该粉状固体的方法(2号专利文献)、一种将钴氧化物的和锂化合物的含水细粒粉末的粉末混合物进行压缩-模塑并将得到的模塑制品在含氧气氛下煅烧较短的时间段(2-10小时)、然后将其粉碎的方法(3号专利文献)、一种将混合粉末装入旋转炉例如旋转窑或蒸馏窑(retort kiln)并通过加热进行均匀煅烧，同时使填充层滚动(流动)的方法(4号和5号专利文献)，并且，作为连续制造方法，公开了一种将水溶性锂化合物和前体化合物的混合物的水溶液进行薄薄地(1mm或更小)喷雾并粘附在环形带上，顺序地煅烧以连续进行反应/合成(6号专利文献)的方法。

但是，现有技术文献中描述的这些方法，在例如步骤的增加、复杂的设备结构和运行效率的降低等生产力方面存在问题。例如，公开的使用旋转炉加热和煅烧的方法具有的问题在于，在长期运行过程中，混合物粘附至旋转炉的内壁表面上并在所述内壁表面上增加，妨碍均匀加热，并且在某些情况下，导致旋转炉的堵塞，由此无法收集电极材料。

现有技术文献

专利文献

1号专利文献：公布号为1993-62678的日本特许公开专利。

2号专利文献：公布号为2009-277667的日本特许公开专利。

3号专利文献：公布号为4058797的日本专利。

4号专利文献：公布号为1994-171947的日本特许公开专利。

5号专利文献：公布号为3446390的日本专利。

6号专利文献：公布号为1998-297925的日本特许公开专利。

发明内容

本发明要解决的问题

为解决上述问题，本发明的目的是提供能够通过长时间的简单煅烧而连续生产具有稳定品质的均质电极材料的方法。

解决问题的手段

本发明人已发现，具有稳定品质的均质电极材料可通过如下方法连续地制备：将过渡金属化合物和锂化合物的混合物装入装配有叶轮的旋转圆筒中，所述叶轮用于改进所述过渡金属化合物和所述锂化合物的反应性，通过设置在所述旋转圆筒内部的所述叶轮均匀地搅拌和混合所述混合物，同时在控制所述混合物在所述旋转圆筒内表面上的粘附和增加的情况下干燥和煅烧所述混合物，从而实现本发明。具体地，本发明涉及以下方面。

[1]一种连续制造锂二次电池电极材料的方法，包括：