【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备电活性嵌入化合物的方法及自其获得的电极材料
本专利技术是关于一种用于制备用于电池应用的以过渡金属磷酸盐为主的电活性化合物的方法,且关于通过所述方法制得的材料,例如,LiFePO4及非化学计量或经掺杂的LiFePO4及其他用于锂电池中的类似磷酸盐。
技术介绍
用于锂电池的以过渡金属磷酸盐为主的电极材料及其合成。自从Goodenough指出了以锂离子可逆磷酸铁为主的电极用于锂及锂离子电池的价值(J.Electrochemical Society(第144卷,第4期,第1188-1194页)及美国专利第5,810,382号、第6,391,493B1号及第6,514,640B1号)后,若干团体一直在研发用于制备具有有序橄榄石、改良橄榄石或菱形nasicon结构的锂化磷酸铁及其他含除铁以外的过渡金属的化学类似物的合成方法。到现在为止,该项技术中阐述的制备用于电池应用中的以电化学活性磷酸盐为主的电极的多数方法及材料均基于固态反应,并使用铁+2前体与锂及单独或作为其组合使用的含磷酸盐化学物质充分混合来获得。草酸铁+2及乙酸铁+2是最常用的起始材料,其用于在惰性或部分还 ...
【技术保护点】
一种用于制备以至少部分锂化的过渡金属含氧阴离子为主的锂离子可逆电极材料的方法,其包括提供所述锂离子可逆电极材料的前体,加热所述前体,将其于足以产生包含含有含氧阴离子的液相的熔体的温度下熔融,在使所述熔体固化并获得能够进行可逆锂离子脱嵌/嵌入循环的固体电极的条件下冷却所述熔体以供锂电池之用。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-12-23 60/531,6061、一种用于制备以至少部分锂化的过渡金属含氧阴离子为主的锂离子可逆电极材料的方法,其包括提供所述锂离子可逆电极材料的前体,加热所述前体,将其于足以产生包含含有含氧阴离子的液相的熔体的温度下熔融,在使所述熔体固化并获得能够进行可逆锂离子脱嵌/嵌入循环的固体电极的条件下冷却所述熔体以供锂电池之用。2、如权利要求1所述的方法,其中所述以含氧阴离子为主的锂离子可逆电极材料是以磷酸盐为主,且所述熔体包括含磷酸盐的液相。3、如权利要求2所述的方法,其中所述前体选自由已经合成的至少部分锂化的过渡金属磷酸盐电极材料、天然存在的锂化过渡金属磷酸盐矿物质及能够提供以锂化的过渡金属磷酸盐为主的电极材料的化学反应物的混合物组成之群。4、如权利要求3所述的方法,其中所述混合物另外包含添加于或代替所述以锂化过渡金属磷酸盐为主的材料的化学元素或包括碳、含碳化学物质、金属铁或其混合物的还原元素。5、如权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述加热及/或熔融及/或固化是在非反应性或部分还原性气氛下实施。6、如权利要求1至4中任一项所述的方法,其包括当加热及/或熔融所述前体时使其发生化学反应。7、如权利要求2所述的方法,其中所述熔融步骤是在介于比所述至少部分锂化过渡金属磷酸盐电极材料的熔融温度低150℃与比所述温度高300℃之间的温度下实施。8、如权利要求2所述的方法,其中所述熔融步骤是在介于所述至少部分锂化的过渡金属磷酸盐电极材料的熔融温度与比所述温度高150℃之间的温度下实施。9、如权利要求2所述的方法,其中所述加热及熔融步骤均是在部分还原性气氛下进行,所述气氛包括至少一种选自由CO、H2、NH3、HC及其与其他气体的混合物组成之群的还原气体。10、如权利要求1至9中任一项所述的方法,其中至少所述加热及熔融含磷酸盐液相是在惰性或非反应性气氛下进行。11、如权利要求1至9中任一项所述的方法,其中至少所述加热及熔融含磷酸盐液相是在碳或固体、液体或气体含碳材料的存在下进行。12、如权利要求1至9中任一项所述的方法,其中至少所述加热及熔融含磷酸盐液相是在碳存在下在一操作于周围空气下的围罩中进行,其中所存在的碳足以防止-->氧化性气氛。13、如权利要求12所述的方法,其中所述围罩是全部或部分由石墨或石墨-硅坩埚制成,其带有盖子且在周围空气下操作,其中所存在的碳足以防止氧化性气氛。14、如权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述熔融液相基本上是熔融磷酸盐相,且所述电极前体包括以锂化或部分锂化过渡金属磷酸盐为主的合成电极材料、或天然存在的以磷酸盐为主的矿物质或其混合物并且其标称化学配方与在所述冷却步骤后获得的以磷酸盐为主的电极材料的配方相似。15、如权利要求1至11中任一项所述的方法,其中所述前体包括能够提供具有期望标称配方的所述以至少部分锂化过渡金属磷酸盐为主的电极材料的化学反应物的混合物,所述化学反应物的混合物视情况包括额外取代元素、化学添加剂或包括C、含碳化合物或金属铁在内的还原剂。16、如权利要求13所述的方法,其包括在所述加热及/或所述熔融期间在所述化学反应物之间且视情况在所述化学反应物与一部分还原气氛之间实施至少一个合成反应,所述合成反应能提供用于所述电极材料的期望标称配方。17、如权利要求2所述的方法,其中所述前体包括若干化学原料,其中包括呈所需比例的各种元素,当其共同发生化学反应时可制备具有期望标称配方的所述以锂化磷酸盐为主的电极材料,所述化学反应物的混合物视情况包括额外取代元素、化学添加剂或包括C、含碳化合物或金属铁在内的还原剂。18、如权利要求15所述的方法,其中所述前体包括易于获得的选自包括H3PO4、P2O5、铵或锂的磷酸氢盐或磷酸二氢盐、Li3PO4的磷酸盐化学物质、Li2CO3、LiCl、LiF及LiOH的群组;及对于氧化还原过渡金属而言包括(若存在)至少一种具有2、3或4价氧化态的金属氧化物或磷酸盐,就铁而言其包括Feo、FeO、Fe2O3及Fe3O4、Fe3(PO4)3、FePO4及其混合物;所述商品化学物质可在所述加热步骤之前接触或以化学方法组合。19、如权利要求2至16中任一项所述的方法,其中所述熔融步骤是在于所述液相中提供液-液或液-固相分离的条件下实施,其中所述含至少部分锂化过渡金属磷酸盐的液体与任何残余杂质分离,所述杂质包括C粉末、FexP、未反应的固体或其他固体或液体不混溶相。20、如权利要求2至18中任一项所述的方法,其中所述冷却步骤是在允许具有期望标称配方及晶体结构的所述电极材料结晶的条件下实施。21、如权利要求2至20...
【专利技术属性】
技术研发人员:劳伦特戈捷,米歇尔戈捷,唐纳德拉沃耶,克里斯托弗米绍,纳塔丽拉韦,
申请(专利权)人:蒙特利尔大学,法国国家科学研究中心,福斯特克锂公司,
类型:发明
国别省市:CA[加拿大]
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