儀（XTD)分析納米粉體組成結(jié)果所示，步驟三S3的產(chǎn)物 LiMnFeSiSO粉末確實存在有LiMnFeSiO相與LiMnSiS相，其中橫軸為X-射線繞射光譜的 2 Θ角度（degree),縱軸為繞射光譜的強度（intensity)。
[0029] 此外，本發(fā)明另提供一種借由上述的制造方法制備的適用鋰電池陰極材料的含硅 雙相粉末，是以陰極材料的含硅雙相粉末所含的原子總數(shù)為l〇〇at. %，陰極材料的含硅雙 相粉末包含有：
[0030] 0. 21at. %~2. 89at. %的娃鐵粉末；在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，娃鐵粉末含量最 佳為 L 95at. % ;
[0031] I. 35at. %~4. 58at. %的硫粉末；在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，硫粉末含量最佳為 3. Ilat. % ;以及
[0032] 其余原子總數(shù)百分比的鋰錳氧化物粉末，其中含硅雙相粉末包括有LiMnFeSiO相 與 LiMnSiS 相的 LiMnFeSiSO 粉末。
[0033] 再者，本發(fā)明是通過下列多個表格所列的多個實驗例以證實本發(fā)明的功效，其中 實驗的結(jié)果是對鋰離子二次電池以不同電流方式進(jìn)行充放電的測試，其實驗的參數(shù)為放電 電壓4. 3V、截止電壓3V、充電電容量0. 2mAh/g，以及放電電容量0. 2mAh/g，其中表格中的充 放電條件中所述的"C"為電流速率，"0. 2C"表示在5個小時內(nèi)完成1次充電或放電的程序、 "1C"表示在1個小時內(nèi)完成1次充電或放電的程序，"5C"表示在0. 2小時內(nèi)完成1次充 電或放電的程序，以及"8C"表示在0. 125個小時內(nèi)完成1次充電或放電的程序；下表內(nèi)容 表示，在25°C的工作環(huán)境下，當(dāng)硫粉末含量為I. 35at. %的定量時，變更不同的硅鐵粉末含 量則會造成在不同的充放電條件下電容量的改變，由實驗例1的數(shù)據(jù)所示，當(dāng)硅鐵粉末含 量為Oat. %時，在0. 2C的充放電條件下，鋰離子二次電池的電容量為116mAh/g，隨著縮短 完成充電或放電的時間，鋰離子二次電池的電容量也會隨著下降，尤其在8C的充放電條件 下，鋰離子二次電池的電容量僅有98mAh/g ;反觀實驗例3的數(shù)據(jù)，當(dāng)硅鐵粉末的含量增加 為0. 21at. %時，不論充放電條件為何，鋰離子二次電池的電容量皆高于116mAh/g，同時也 高于實驗例1在任一充放電條件的電容量；由實驗例4的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)硅鐵粉末的含量增加 至0. 46at. %時，鋰離子二次電池的電容量最高可提升至145mAh/g ;由實驗例5及實驗例6 的數(shù)據(jù)更可顯示，當(dāng)硅鐵粉末的含量增加至〇.72at. %和I. Ilat. %時，不論充放電條件為 何，鋰離子二次電池的最高電容量更可進(jìn)一步提升至150mAh/g，其中又以實驗例6的數(shù)值 略高于實驗例5 ;由實驗例9的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)硅鐵粉末含量為I. 95at. %時，不論充放電條件 為何，鋰離子二次電池的最高電容量更可提升至171mAh/g ;另外，由實驗例10可知，當(dāng)硅鐵 粉末含量增加至2. 28at. %時，鋰離子二次電池的最高電容量則為163mAh/g，在8C的充放 電條件下，鋰離子二次電池的電容量則有下降的趨勢；由實驗例12得知，當(dāng)硅鐵粉末含量 增加至2. 89at. %時，鋰離子二次電池的0.2C充放電條件下的電容量雖低于實驗例11，但 仍高于實驗例1，也就是說，雖然鋰離子二次電池的電容量在硅鐵粉末含量高于2. 28at. % 時有下降的趨勢，但實施上仍有功效上的增進(jìn)而足夠使用；由于實驗例9的結(jié)果為本組實 驗的最佳表現(xiàn)，將以實驗例8、實驗例9,以及實驗例10進(jìn)彳丁 55°C 1?溫電容量測試的實驗。
[0035]
[0036] 此外，下表表示，在25°C的工作環(huán)境下，當(dāng)硅鐵粉末含量為1.95at. %的定量 時，變更不同的硫粉末含量會造成在不同充放電條件下的電容量改變，由下表的實驗例 13的數(shù)據(jù)所示，當(dāng)硫粉末含量由實驗例9的I. 35at. %增加至I. 64at. %時，鋰離子二次 電池的最高電容量則從171mAh/g增加為176mAh/g ;隨著硫粉末含量由1.64at. %增加 至3. 75at. %，不論充放電條件為何，鋰離子二次電池的最大的電容量從176mAh/g增加 至213mAh/g ;另外，由實驗例21可知，當(dāng)硫粉末含量增加至4. 20at. %時，鋰離子二次電 池的最高電容量為197mAh/g，在8C的充放電條件下，鋰離子二次電池的電容量則從硫粉 末含量3. 75at. %的163mAh/g下降至146mAh/g ;由實驗例21得知，當(dāng)硫粉末含量增加至 3. 75at. %時，鋰離子二次電池的0. 2C充放電條件下電容量雖低于實驗例20,但仍高于實 驗例9,也就是說，雖然鋰離子二次電池的電容量在硫粉末含量高于3. 75at. %時有下降的 趨勢，但實施上仍有功效上的增進(jìn)而足夠使用；因此，由于實驗例20的結(jié)果為本組實驗電 容量的最佳表現(xiàn)，再者，因為硫化的穩(wěn)定度較低，因此，將選擇實驗例18、實驗例19、實驗例 20、實驗例21，以及實驗例22等多組與上述實驗的實驗例8、實驗例9,以及實驗例10同時 進(jìn)行55°C高溫電容量測試的實驗。
[0037]
[0038] 此外，下表表示，在55°C的工作環(huán)境下鋰離子二次電池的電容量變化；首先，在下 表的實驗例8、實驗例9,以及實驗例10等固定硫粉末含量的電容量比較中得知，不論充放 電條件為何，實驗例9的硅鐵粉末與硫粉末的含量比例仍是具有最高電容量的選擇，顯示 硅鐵粉末含量貢獻(xiàn)度穩(wěn)定；此外，在實驗例18、實驗例19、實驗例20、實驗例21，以及實驗例 22等固定硅鐵粉末含量的電容量比較數(shù)據(jù)中得知，不論充放電條件為何，實驗例18擁有較 高的電容量，因此，電容量的最佳組合是由25°C的實驗例20轉(zhuǎn)為55°C的實驗例18,這是因 為部分硫粉末受高溫影響而不穩(wěn)定，因此，最佳硫粉末由25°C實驗例20的3. 75at. %下改 至55°C實驗例18的3. Ilat. %。
[0040] 此外，下表所示為同樣6組實驗例的高溫儲存試驗，即在IC的充放電條件下充 滿電后，在55°C的環(huán)境下分別放置1、7、14、21與28天之后，再分別進(jìn)行放電測試，所有的 實驗例的電容量都顯示，隨著放置時間的增加，鋰離子二次電池的電容量也隨之下降，在 實驗例8、實驗例9,以及實驗例10中，當(dāng)鋰離子二次電池放置7天時，電容量由充飽電的 143mAh/g、154mAh/g，以及 146mAh/g 降至 123mAh/g、138mAh/g，以及 124mAh/g，當(dāng)放置 28 天后，其電容量各剩下85mAh/g、102mAh/g，以及92mAh/g，相較于充飽電的電容量減少約 40. 6 %、33. 8 %，以及37 %，數(shù)據(jù)顯示實驗例9的電容量衰退較慢，確實為固定硫粉末含量 為I. 35at. %的最佳實施例；在實驗例20的高溫儲存試驗電容量數(shù)據(jù)中得知，當(dāng)鋰離子二 次電池放置7天時，電容量將由充飽電的180mAh/g降至163mAh/g，當(dāng)放置28天后，其電容 量各剩下125mAh/g，相較于充飽電的電容量減少約30. 6% ;反觀實驗例18的數(shù)據(jù)，當(dāng)鋰離 子二次電池放置7天時，電容量由充飽電的191mAh/g降至173mAh/g，當(dāng)放置28天后，其電 容量剩下141mAh/g，相較于充飽電的電容量減少約26. 2%，其電容量確實衰退得慢；因此 本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，是以混合I. 95at. %的娃鐵粉末、3. Ilat. %的硫粉末，以及其余 原子總數(shù)百分比的鋰錳氧化物粉末，經(jīng)由熱處理的煅燒程序，以制得一適用于鋰電池陰極 材料且包括有LiMnFeSiO與LiMnSiS相的LiMnFeSiSO粉末。
【主權(quán)項】
1. 一種適用鋰電池陰極材料的含硅雙相粉末制造方法，其步驟包括有： 步驟一：混合鋰錳氧化物粉末與硅鐵粉末，并進(jìn)行第一煅燒程序； 步驟二：將硫粉末混合步驟一完成后的產(chǎn)物，再進(jìn)行第二煅燒程序；以及 步驟三：研磨步驟二的產(chǎn)物，以獲得適用于鋰電池陰極材料且包括有LiMnFeSiO相與LiMnSiS相的LiMnFeSiSO粉末。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟一的第一煅燒程序是于大氣壓下以750°C的溫 度熱處理12個小時。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟二的第二煅燒程序是于真空環(huán)境下以200°C的 溫度熱處理2個小時后，再于大氣壓下以700°C~870°C的溫度熱處理6個小時。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中以該陰極材料的含硅雙相粉末所含的原子總數(shù) 為IOOat. %，該陰極材料的含硅雙相粉末包含有0. 21at. %~2. 89at. %的硅鐵粉末、 I. 35at. %~4. 58at. %的硫粉末，以及其余原子總數(shù)百分比的鋰猛氧化物粉末。5. -種借由如權(quán)利要求1所述的方法制備的適用鋰電池陰極材料的含硅雙相粉末，是 以該陰極材料的含硅雙相粉末所含的原子總數(shù)為l〇〇at. %，該陰極材料的含硅雙相粉末包 含有： 0? 21at. %~2. 89at. %的硅鐵粉末； I. 35at. %~4. 58at. %的硫粉末；以及 其余原子總數(shù)百分比的鋰錳氧化物粉末；其中該含硅雙相粉末包括有LiMnFeSiO相與LiMnSiS相的LiMnFeSiSO的粉末。6. 如權(quán)利要求5所述的適用鋰電池陰極材料的含硅雙相粉末，其中該硅鐵粉末含量為 I. 95at. % 〇7. 如權(quán)利要求5所述的適用鋰電池陰極材料的含硅雙相粉末，其中該硫粉末含量為 3.Ilat. % 〇
【專利摘要】本發(fā)明是有關(guān)一種適用鋰電池陰極材料的含硅雙相粉末及其制造方法，首先，混合鋰錳氧化物粉末與硅鐵粉末，并進(jìn)行煅燒程序；然后，將硫粉末混合上述完成后的產(chǎn)物，再進(jìn)行煅燒程序；最后，研磨上述的產(chǎn)物，以獲得適用于鋰電池陰極材料且包括有LiMnFeSiO相與LiMnSiS相的LiMnFeSiSO粉末；其中以陰極材料的含硅雙相粉末所含原子總數(shù)為100at.％，陰極材料的含硅雙相粉末是包含0.21at.％～2.89at.％硅鐵粉末、1.35at.％～4.58at.％硫粉末，以及其余原子總數(shù)百分比的鋰錳氧化物粉末。
【IPC分類】H01M4/62, H01M4/505
【公開號】CN105226265
【申請?zhí)枴緾N201410279176
【發(fā)明人】呂傳盛, 洪飛義
【申請人】呂傳盛, 洪飛義
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年6月20日