化合物及其在制备电化学电池中的用途制造技术

本发明专利技术涉及一种通式(I)AaMbPcOd的化合物，其中变量各自定义如下：M为至少一种选自Co、Ni、Mn、Fe和Cr的过渡金属，A为Li或LixNa1-x，其中x为0.2-1.0，a为3.5-4.5，b为0.8-1.2，c为1.8-2.2，d为7.2-8.8。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化合物及其在制备电化学电池中的用途本专利技术涉及通式(I)的化合物AaMbPcOd (I)，其中变量各自定义如下M为至少一种选自Co、Ni、Mn、Fe和Cr的过渡金属，A 为 Li 或 LixNa1Y 其中 x 为 O. 2-1. 0，a 为 3. 5~4. 5,b 为 O. 8-1. 2， c 为 I. 8-2. 2，d 为 7. 2-8. 8。本专利技术进一步涉及包含至少一种本专利技术电极材料的电极。本专利技术还涉及包含至少一种本专利技术电极的电化学电池。具有高的储存容量以及最大工作电压的电化学电池日益重要。所需容量通常不能由基于含水体系工作的电化学电池获得。在锂离子电池组中，电荷输送不仅通过或多或少呈水合形式的质子，而且通过在非含水溶剂或在非含水溶剂体系中的锂离子得以确保。电极材料承担特定作用。文献中已知的许多电极材料为锂和一种或多种过渡金属的混合氧化物；例如参见US 2003/0087154。在电池的充电状态下，这类材料往往降解并与电解质体系反应，以至于最大充电电压在许多情况下是受限的。该限制对电池的可达到的能量密度具有不利影响。高的电池能量密度通常是有利的，特别是对于移动用途而言。其它公知的电极材料为具有橄榄石结构的通式LiMetPO4 (Met=Fe、Mn、Ni、Co)的锂金属磷酸盐；例如参见EP O 904 607。然而，这种锂金属磷酸盐具有低能量密度。因此，发现了开头定义的化合物，在本
技术实现思路
中，其也称为本专利技术化合物或通式(I)的本专利技术化合物。在通式(I)的本专利技术化合物中AaMbPcOd ⑴，变数各自定义如下M为至少一种选自Co、Ni、Mn、Fe和Cr的过渡金属，优选Co，A 选自 Li 和 LixNa1^，其中 x 为 O. 2-1. 0，优选 O. 2-0. 99，a 为 3. 5-4. 5，优选 3. 6-4. I，更优选 4，b 为 O. 8-1. 2，优选 O. 9-1. 1，更优选 I. 0，c 为 I. 8-2. 2，优选 I. 9-2. 1，更优选 2. 0，d 为 7. 2-8. 8，优选 7. 6-8. 2,更优选 8. O0在本专利技术的一个优选实施方案中，d为c的4倍大。在本专利技术的一个实施方案中,变量a-d各自选择如下a=4, b=l, c=2, d=8。M可在至多20摩尔％的程度上，优选在至多10摩尔％程度上被Zn替换。在本专利技术的一个实施方案中，M选自CoyZrvy,其中y为O. 75-1. 0，例如O. 75-0. 99。在本专利技术的一个实施方案中，P在至多10摩尔％程度上被B、Si或As，优选Si或B替换。在本专利技术的一个实施方案中，M的形式氧化态为+2。在其中P被Si替换的情况下，M的平均氧化态可大于+2。 本专利技术化合物一般无法以橄榄石结构结晶。通式⑴的本专利技术化合物可以不同多晶型物存在。特定晶格的结构可通过本身已知的方法，如X射线衍射法或电子衍射法测定。在本专利技术的一个实施方案中，通式(I)的本专利技术化合物呈无定形粉末的形式。在本专利技术的另一实施方案中，通式(I)的本专利技术化合物呈晶体粉末的形式。在本专利技术的一个实施方案中，通式(I)的本专利技术化合物呈平均直径(数均)为 10nm-200 μ m,优选20nm_30 μ m(通过对电子显微镜照片的评价而测量)的颗粒的形式。本专利技术化合物具有高能量密度且特别适用于专利技术复合物的制备及本专利技术电极的制备。在本专利技术的一个实施方案中，通式(I)的本专利技术化合物以与导电性碳质材料(B)的复合物存在于本专利技术电极中。在本专利技术电极中，通式(I)化合物例如可用导电性碳质材料处理，如涂覆。这类复合物同样形成本专利技术部分主题。导电性碳质材料例如可选自石墨、碳黑、碳纳米管、石墨烯或至少两种上述物质的混合物。就本专利技术而言，导电性碳质材料也可简称为导电性碳质材料(B)或碳(B)。在本专利技术的一个实施方案中，导电性碳质材料(B)为碳黑。碳黑例如可选自灯黑、炉黑、焰黑、热裂法碳黑、乙炔碳黑和工业碳黑。碳黑可包含杂质，如烃类，特别是芳族烃，或含氧化合物或含氧基团，如OH基。此外，含硫或铁的杂质也可存在于碳黑中。在一个方案中，导电性碳质材料⑶为部分氧化的碳黑。在本专利技术的一个实施方案中，导电性碳质材料(B)包含碳纳米管。碳纳米管(简称CNT)，如单壁碳纳米管(SW CNT)以及优选的多壁碳纳米管(MW CNT)是本身已知的。其生产方法以及某些性能例如由A. Jess等人在Chemie Ingenieur Technik 2006, 78,94-100中描述。在本专利技术的一个实施方案中，碳纳米管的直径为O. 4-50nm，优选l_25nm。在本专利技术的一个实施方案中，碳纳米管的长度为IOnm-Imm,优选100nm-500nm。碳纳米管可通过本身已知的方法制备。例如，挥发性碳化合物，如甲烷或一氧化碳、乙炔或乙烯，或挥发性碳化合物的混合物，如合成气体可在一种或多种还原剂，如氢气和/或另一气体，如氮气存在下分解。另一合适的气体混合物为一氧化碳与乙烯的混合物。适用于分解的温度例如为400-1000°C，优选500-800°C。适用于分解的合适压力条件例如为标准压力至100巴，优选至10巴。单壁或多壁碳纳米管例如可通过含碳化合物在光弧中，特别是在分解催化剂存在或不存在下分解而获得。在一个实施方案中，挥发性含碳化合物的分解在分解催化剂，如Fe、Co或优选Ni存在下进行。就本专利技术而言，石墨烯应理解为是指具有与单个石墨层相似结构的接近理想化或理想化的两维六方型碳晶体。在本专利技术的一个实施方案中，通式(I)化合物与碳(B)的重量比例为200:1-5:1，优选 100:1-10:1。本专利技术的另一方面为包含至少一种通式(I)的化合物、至少一种导电性碳质材料(B)和至少一种粘合剂(C)的电极。通式(I)化合物和导电性碳质材料(B)已经描述在上文中。合适的粘合剂优选选自有机(共)聚合物。合适的(共)聚合物，即均聚物或共聚物例如可选自可通过阴离子、催化或自由基(共)聚合获得的(共)聚合物，特别是选自聚乙烯、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚苯乙烯，以及至少两种选自乙烯、丙烯、苯乙烯、(甲基)丙烯腈和1，3-丁二烯的共聚单体的共聚物。聚丙烯也是合适的。此外，合适的有聚异戊二烯和聚丙烯酸酯。特别优选聚丙烯腈。·就本专利技术而言，聚丙烯腈应理解为不仅是指聚丙烯腈均聚物，而且是指丙烯腈与1，3-丁二烯或苯乙烯的共聚物。优选聚丙烯腈均聚物。就本专利技术而言，聚乙烯不仅应理解为是指均聚乙烯，而且是指乙烯的共聚物，该共聚物包含至少50摩尔％共聚乙烯和至多50摩尔％至少一种其它共聚单体，如α -烯烃，如丙烯、丁烯(I-丁烯)、I-己烯、I-辛烯、I-癸烯、I-十二碳烯、I-戊烯，以及异丁烯，乙烯基芳烃，如苯乙烯，以及(甲基)丙烯酸，乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯，(甲基)丙烯酸的C1-Cltl烷基酯，特别是丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯，甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯，以及马来酸，马来酸酐和衣康酸酐。聚乙烯可为HDPE或LDPE。就本专利技术而言，聚丙烯不仅应理解为是指均聚丙烯，而且应理解为是指丙烯的共聚物，该共聚物包含至少50摩尔％共聚丙烯和至多50摩尔％至少一种其它共聚单体，如乙烯和α-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·舒尔茨多布里克，H·希布施特，J·K·兰伯特，R·格洛姆，H·埃伦贝格，K·格贝尔，M·赫克洛茨，F·沙伊巴，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：
国别省市：