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電極活性材料的堿化或再堿化方法與流程

文檔序號:41953435發(fā)布日期:2025-05-16 14:17閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種電化學活性材料的電化學堿化方法,所述方法包含步驟:

2.根據(jù)權利要求1的方法,其中所述電化學活性材料包含金屬氧化物、金屬磷酸鹽、金屬硅酸鹽、金屬硫酸鹽、或部分堿化的金屬氧化物、金屬磷酸鹽、金屬硅酸鹽或金屬硫酸鹽。

3.根據(jù)權利要求2的方法,其中所述電化學活性材料是堿金屬不足的。

4.根據(jù)權利要求2的方法,其包含將式i的電化學活性材料:

5.根據(jù)權利要求4的方法,其中在式i中p=w,a不存在,且式i的電化學活性材料為式i(a):mn+pxxyoz。

6.根據(jù)權利要求4的方法,其中x是磷,y是1,且z是4。

7.根據(jù)權利要求4的方法,其中m是fe、ni、mn、co或其中至少兩種的組合。

8.根據(jù)權利要求4的方法,其中m是v、mn、ni、co、fe、cr、ti、zr、sn或其中至少兩種的組合。

9.根據(jù)權利要求4的方法,其中y是0且x不存在。

10.根據(jù)權利要求4至9任一項的方法,其中a是li、na或k。

11.根據(jù)權利要求10的方法,其中a是li。

12.根據(jù)權利要求2至9和11任一項的方法,其中所述電化學活性材料或堿化電化學活性材料通過m被過渡金屬和/或非過渡金屬部分取代而進一步被摻雜。

13.根據(jù)權利要求12的方法,其中所述過渡金屬是ti、v、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、mo、w或y。

14.根據(jù)權利要求12的方法,其中所述非過渡金屬是mg、ca、sr、al、sb或sn。

15.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中所述還原劑是氧化還原電位低于要還原的電化學活性材料(堿金屬不足)的氧化還原對的還原成員。

16.根據(jù)權利要求15的方法,其中所述氧化還原對是基于fe(ii)/fe(iii)的。

17.根據(jù)權利要求16的方法,其中所述氧化還原對選自[fe(cn)6]3-/[fe(cn)6]4-、[fe(nta)]/[fe(nta)]-、[fe(tdap)]2-/[fe(tdap)]3-、[fe(edta)]-/[fe(edta)]2-、[fe(檸檬酸鹽)]/[fe(檸檬酸鹽)]-、[fe(teoa)oh]-/[fe(teoa)oh]-和[fe(草酸鹽)]+/[fe(草酸鹽)]。

18.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中步驟(i)進一步包含將溶液脫氧的步驟。

19.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中步驟(i)和/或(iii)在能夠消除氧氣存在的氣體存在下進行。

20.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中所述堿金屬鹽選自堿金屬硫酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物、硝酸鹽、乙酸鹽、草酸鹽、磷酸鹽及其組合。

21.根據(jù)權利要求20的方法,其中所述堿金屬鹽是堿金屬硫酸鹽。

22.根據(jù)權利要求20的方法,其中所述堿金屬鹽是堿金屬碳酸氫鹽。

23.根據(jù)權利要求22的方法,其中步驟(i)在氣態(tài)二氧化碳存在下進行。

24.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中所述堿金屬鹽的堿金屬是鋰。

25.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其進一步包含將所述溶液的ph調節(jié)到適于步驟(i)的電化學活性材料的ph的步驟。

26.根據(jù)權利要求25的方法,其中所述電化學活性材料是fepo4且ph被調節(jié)到5至9之間。

27.根據(jù)權利要求26的方法,其中ph被調節(jié)到6至7.5之間。

28.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中所述溶劑是水性溶劑。

29.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中所述電化學處理步驟(iii)在電解池中通過在至少一個陰極和至少一個陽極之間傳送電流進行。

30.根據(jù)權利要求29的方法,其中所述電解池包含至少一個安裝在陽極和陰極之間的離子或非離子隔膜以保護再生的還原劑。

31.根據(jù)權利要求29的方法,其中所述電解池進一步包含用于使溶液保持脫氧的系統(tǒng)。

32.根據(jù)權利要求31的方法,其中所述系統(tǒng)包含無氧氣體,如二氧化碳、氮氣或氬氣。

33.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中所述電化學活性材料為在步驟(i)的溶液中的懸浮液的形式,并且步驟(ii)通過過濾、離心或傾析進行,任選隨后進行洗滌步驟。

34.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其中所述電化學活性材料包含在集流體上的電極材料中,并且步驟(ii)包含從溶液中取出電極,任選隨后進行洗滌步驟。

35.根據(jù)權利要求34的方法,其中所述電極材料進一步包含粘合劑。

36.根據(jù)權利要求35的方法,其中所述粘合劑選自含氟聚合物粘合劑和溶劑化聚合物粘合劑。

37.根據(jù)權利要求36的方法,其中所述粘合劑是含氟聚合物粘合劑。

38.根據(jù)權利要求37的方法,其中所述含氟聚合物粘合劑是pvdf、hfp、pvdf-co-hfp或ptfe。

39.根據(jù)權利要求36的方法,其中所述粘合劑是溶劑化聚合物粘合劑,其選自聚(環(huán)氧乙烷)、聚(環(huán)氧丙烷)、聚(二甲基硅氧烷)、聚(碳酸亞烷基酯)、聚(亞烷基砜)、聚(亞烷基磺酰胺)、聚氨酯、聚(乙烯醇)和包含至少一種上述聚合物或其單體的共聚物(嵌段、無規(guī)、交替、統(tǒng)計等),以及其中至少兩種的組合,所述聚合物任選支化和/或交聯(lián)。

40.根據(jù)權利要求34的方法,其中所述電極材料進一步包含電子導電材料。

41.根據(jù)權利要求40的方法,其中所述電極材料選自炭黑、乙炔黑、石墨、石墨烯、碳纖維或納米纖維、單壁或多壁碳納米管,以及其中至少兩種的組合。

42.根據(jù)權利要求1至9、11、13和14任一項的方法,其進一步包含干燥所述堿化電化學活性材料。

43.一種電極,其包含通過如權利要求1至42任一項中定義的方法獲得的堿化電化學活性材料、粘合劑和任選電子導電材料。

44.一種電化學電池,其包含負極、正極和電解質,其中所述正極是如權利要求43中定義的電極。

45.一種電池組,其包含至少一個如權利要求44中定義的電化學電池。

46.根據(jù)權利要求45的電池組,其中所述電池組是鋰電池組或鋰離子電池組。

47.根據(jù)權利要求44的電化學電池或權利要求45或46的電池組,其用于移動設備,用于電動車輛或混合動力車輛,或用于可再生能源存儲。

48.根據(jù)權利要求47的電化學電池或電池組,其中所述移動設備選自移動電話、照相機、平板電腦和筆記本電腦。


技術總結
描述了用于堿金屬不足的電化學活性材料的直接或間接電化學堿化的方法。所述方法包括在電極集流體上的堿金屬不足的電化學活性材料的堿化過程中(直接堿化)或在用于電化學活性材料的堿化的還原劑的再生過程中(間接堿化)的電解步驟。

技術研發(fā)人員:K·阿穆澤加,F·拉魯什,P·查姆帕涅,G·胡拉奇,P·布沙爾,K·扎吉布
受保護的技術使用者:魁北克電力公司
技術研發(fā)日:
技術公布日:2025/5/15
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