Способы получения соединений металлического лития, применимых в качестве катодно активных материалов - RU2003119145A
Код документа: RU2003119145A
Реферат
1. Способ получения литий-металл-фосфатного соединения, содержащий стадию:
реагирования смеси исходных материалов в форме частиц при температуре, достаточной для образования продукта реакции в виде литий-переходный металл-фосфата, причем указанная смесь исходных материалов содержит по меньшей мере один первый металлический компонент, по меньшей мере одно фосфатное соединение, по меньшей мере одно соединение лития и по меньшей мере один восстановитель в форме частиц.
2. Способ по пункту 1, в котором реакцию проводят при температуре в интервале между примерно 500° С и примерно 1200°С.
3. Способ по пункту 1, в котором по меньшей мере одно фосфатное соединение выбирают из группы, состоящей из дигидрофосфата лития, диаммонийгидрофосфата, дигидрофосфата аммония, фосфатов переходных металлов и их смесей.
4. Способ по пункту 1, дополнительно содержащий стадию:
смешения исходных материалов с по меньшей мере одним вторым металлическим компонентом, причем металл второго металлического компонента отличается от металла в первом металлическом компоненте.
5. Способ по пункту 4, в котором по меньшей мере один второй металлический компонент выбирают из группы, состоящей из:
переходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Mn, Cu, V, Ti, Cr, Zn, Cd и их смесей;
оксидов переходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Mn, Cu, V, Ti, Cr, Zn, Cd и их смесей;
карбонатов переходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Mn, Cu, V, Ti, Cr, Zn, Cd и их смесей;
фосфатов переходных металлов, выбранных из группы,
состоящей из Fe, Co, Ni, Mn, Cu, V, Ti, Cr, Zn, Cd и их смесей;
непереходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr, Pb, Sn, Ba, Be, Al, B и их смесей;
гидроксидов непереходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr, Pb, Sn, Ba, Be и их смесей;
оксидов непереходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr, Pb, Sn, Ba, Be и их смесей; и их смесей.
6. Способ по пункту 1, в котором первый металлический компонент исходного материала в форме частиц выбирают из группы, состоящей из:
переходных металлов;
оксидов переходных металлов;
карбонатов переходных металлов;
фосфатов переходных металлов; и
их смесей,
причем металл выбирают из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Mn, Cu, V, Ti, Cr и их смесей.
7. Способ по пункту 1, в котором восстановитель в форме частиц выбирают из группы, состоящей из:
переходнометаллических компонентов, выбранных из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Mn, Cu, V, Ti, Cr, Zn, Cd, TiO и их смесей;
непереходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr, Pb, Sn, Ba, Be, Al, B и их смесей;
неметаллических компонентов, выбранных из группы, состоящей из кремния (Si), оксида кремния (SiO), углерода и их смесей; и
их смесей.
8. Способ по пункту 1, в котором по меньшей мере одно соединение лития представляет собой фторид лития, и получаемое соединение представляет собой продукт реакции в виде литий-металл-фторфосфата, имеющего номинальную формулу LiMPO4F, где М означает металл, выбранный из группы, состоящей из железа, кобальта, никеля, меди, хрома, титана, ванадия, марганца и их смесей.
9. Способ по пункту 8, в котором продукт реакции в виде литий-металл-фторфосфата имеет триклинную структуру.
10. Способ по пункту 8, в котором по меньшей мере одно фосфатное соединение способно к по меньшей мере частичному восстановлению, при этом по меньшей мере один первый металлический компонент выбирают из группы, состоящей из:
переходных металлов;
оксидов переходных металлов;
фосфатов переходных металлов;
карбонатов переходных металлов; и
их смесей.
11. Способ по пункту 8, в котором по меньшей мере одно фосфатное соединение выбирают из группы, состоящей из диаммонийгидрофосфата, дигидрофосфата аммония, дигидрофосфата лития, фосфатов переходных металлов и их смесей.
12. Способ по пункту 8, в котором по меньшей мере один металлический компонент представляет собой оксид железа, по меньшей мере одно фосфатное соединение выбирают из группы, состоящей из диаммонийгидрофосфата, дигидрофосфата аммония и их смесей, и полученный продукт реакции представляет собой литий-железо-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiFePO4F.
13. Способ по пункту 8, в котором по меньшей мере один металлический компонент представляет собой оксид хрома, по меньшей мере одно фосфатное соединение выбирают из группы, состоящей из диаммонийгидрофосфата, дигидрофосфата аммония и их смесей, и полученный продукт реакции представляет собой литий-хром-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiCrPO4F.
14. Способ по пункту 8, в котором по меньшей мере один металлический компонент представляет собой оксид титана, по меньшей мере одно фосфатное соединение выбирают из группы, состоящей из диаммонийгидрофосфата, дигидрофосфата аммония и их смесей, и полученный продукт реакции представляет собой литий-титан-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiTiPO4F.
15. Способ по пункту 8, в котором по меньшей мере один металлический компонент представляет собой пентаоксид ванадия, по меньшей мере одно фосфатное соединение выбирают из группы, состоящей из диаммонийгидрофосфата, дигидрофосфата аммония и их смесей, и полученный продукт реакции представляет собой литий-ванадий-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiVPO4F.
16. Способ по пункту 8, в котором по меньшей мере один металлический компонент представляет собой оксид марганца, по меньшей мере одно фосфатное соединение выбирают из группы, состоящей из диаммонийгидрофосфата, дигидрофосфата аммония и их смесей, и полученный продукт реакции представляет собой литий-марганец-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiMnPO4F.
17. Способ по пункту 1, в котором по меньшей мере одно фтористое соединение смешивают с по меньшей мере одним соединением лития, по меньшей мере одним металлическим компонентом и по меньшей мере одним фосфатным соединением в таких условиях, что полученное соединение представляет собой продукт реакции в виде литий-металл-фторфосфата, имеющего номинальную формулу LiMPO4F, где М означает металл, выбранный из группы, состоящей из железа, кобальта, никеля, меди, хрома, титана, ванадия, марганца и их смесей.
18. Способ по пункту 1, в котором источником ионов лития является соединение, выбранное из группы, состоящей из фторида лития, дигидрофосфата лития, карбоната лития и их смесей.
19. Способ получения литий-металл-фторфосфатного соединения, содержащий стадии:
смешения исходных материалов в форме частиц, содержащих по меньшей мере один металлический компонент, соединение лития, фтористое соединение и фосфатное соединение; и
нагревания смеси исходных материалов до температуры, достаточной для образования продукта реакции в виде литий-металл-фторфосфата, содержащего литий, восстановленный ион указанного металла, фосфат и фторид.
20. Способ получения смешанного литий-металл-фторфосфатного соединения, содержащий стадии:
смешения исходных материалов в форме частиц, содержащих первый металлический компонент, второй металлический компонент и по меньшей мере одно фосфатное соединение;
нагревания смеси исходных материалов с восстановителем до температуры, достаточной для образования продукта реакции в виде смешанного металл-фосфата, содержащего фосфат первого металла и фосфат второго металла;
смешения в форме частиц указанного продукта реакции в виде фосфата первого металла с соединением лития и фтористым соединением; и
нагревания полученной смеси до температуры, достаточной для образования продукта реакции в виде смешанного литий-металл-фторфосфата, содержащего первый металл, второй металл, фосфат, фторид и литий.
21. Способ получения соединения фосфата металла, содержащий стадии:
смешения исходных материалов в форме частиц, причем исходные материалы, включают в себя по меньшей мере один металлический компонент и по меньшей мере одно фосфатное соединение; и
нагревания смеси исходных материалов с восстановителем до температуры, достаточной для образования продукта реакции в виде фосфата металла, содержащего металл и фосфатный анион.
22. Способ по пункту 21, дополнительно содержащий:
смешение указанного фосфата металла в форме частиц с соединением лития в форме частиц; и
нагревание полученной смеси до температуры, достаточной для образования соединения литий-металл-фосфата, содержащего металл, фосфат и литий.
23. Способ по пункту 21, дополнительно содержащий:
смешение указанного фосфата металла в форме частиц с соединением лития в форме частиц и фтористым соединением в форме частиц; и
нагревание полученной смеси до температуры, достаточной для образования продукта реакции в виде литий-металл-фторфосфата, содержащего металл, фосфат, фторид и литий.
24. Способ по пункту 21, дополнительно содержащий:
смешение указанного фосфата металла в форме частиц с фторидом лития; и
нагревание полученной смеси до температуры, достаточной для образования продукта реакции в виде литий-металл-фторфосфата, содержащего металл, фосфат, фторид и литий.
25. Способ по любому из пунктов 21, 22, 23 и 24, в котором указанным металлическим компонентом является металл, выбранный из группы, состоящей из Fe, Co, Mn, V, Ti, Cr, Ni, Cu и их смесей.
26. Способ по пункту 24, в котором указанный металлический компонент содержит оксид железа;
указанное фосфатное соединение содержит диаммонийгидрофосфат или дигидрофосфат аммония;
указанный продукт реакции в виде фосфата металла содержит фосфат железа;
указанное соединение лития содержит фторид лития; и
указанный продукт реакции в виде литий-металл-фторфосфата содержит литий-железо-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiFePO4F.
27. Способ по пункту 24, в котором указанный металлический компонент содержит оксид хрома;
указанное фосфатное соединение содержит диаммонийгидрофосфат или дигидрофосфат аммония;
указанный продукт реакции в виде фосфата металла содержит фосфат хрома;
указанное соединение лития содержит фторид лития; и
указанный продукт реакции в виде литий-металл-фторфосфата содержит литий-хром-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiCrPO4F.
28. Способ по пункту 24, в котором указанный металлический компонент содержит оксид титана;
указанное фосфатное соединение содержит диаммонийгидрофосфат или дигидрофосфат аммония;
указанный продукт реакции в виде фосфата металла содержит фосфат титана;
указанное соединение лития содержит фторид лития; и
указанный продукт реакции в виде литий-металл-фторфосфата содержит литий-титан-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiTiPO4F.
29. Способ по пункту 24, в котором указанный металлический компонент содержит пентаоксид ванадия;
указанное фосфатное соединение содержит диаммонийгидрофосфат или дигидрофосфат аммония;
указанный продукт реакции в виде фосфата металла содержит фосфат ванадия;
указанное соединение лития содержит фторид лития; и
указанный продукт реакции в виде литий-металл-фторфосфата содержит литий-ванадий-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiVPO4F.
30. Способ по пункту 24, в котором указанный металлический компонент содержит оксид марганца;
указанное фосфатное соединение содержит диаммонийгидрофосфат или дигидрофосфат аммония;
указанный продукт реакции в виде фосфата металла содержит фосфат марганца;
указанное соединение лития содержит фторид лития; и
указанный продукт реакции в виде литий-металл-фторфосфата содержит литий-марганец-фторфосфат, имеющий номинальную формулу LiMnPO4F.
31. Способ по пункту 24, в котором указанный восстановитель выбирают из группы, состоящей из:
переходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Mn, Cu, V, Ti, Cr, Zn, Cd и их смесей;
непереходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Mg, Ca, Sr, Pb, Sn, Ba, Be, Al, B и их смесей;
неметаллических компонентов, выбранных из группы, состоящей из кремния (Si), оксида кремния (SiO), углерода и их смесей; и
их смесей.
32. Способ получения соединения литий-переходный металл-оксид для использования в качестве катодно активного материала, содержащий стадии:
смешения исходных материалов в форме частиц, включающих в себя по меньшей мере одно соединение лития, по меньшей мере одно соединение оксида переходного металла и по меньшей мере один восстановитель в форме частиц; и
нагревание смеси исходных материалов до температуры, достаточной для образования продукта реакции в виде литий-переходный металл-оксида.
33. Способ по пункту 32, в котором металл в по меньшей мере одном оксиде переходного металла выбирают из группы, состоящей из V, Fe, Mn, Cr, Cu и их смесей.
34. Способ по пункту 32, в котором исходный материал в форме частиц дополнительно включает в себя по меньшей мере один второй металлический компонент из группы, состоящей из Fe, Mn, V, Cr, Cu и их смесей.
35. Способ по пункту 32, в котором восстановитель в форме частиц выбирают из группы, состоящей из:
компонентов переходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Fe, Co, Ni, Mn, Cu, V, Ti, Cr, TiO и их смесей;
непереходных металлов, выбранных из группы, состоящей из Mg, Ca, Zn, Sr, Pb, Cd, Sn, Ba, Be, Al, B и их смесей;
неметаллических компонентов, выбранных из группы, состоящей из кремния (Si), оксида кремния (SiO), углерода и их смесей; и
их смесей.
36. Способ по пункту 3, в котором фосфат переходного металла выбирают из группы, состоящей из Mn3(PO4)2, FePO4, Fe3(PO4 )2, Zn3(PO4)2, TiPO4, CrPO4, Mg3 (PO4)2 и их смесей.
37. Способ по пункту 1, в котором указанное нагревание проводят в неокислительной атмосфере.
38. Способ по пункту 37, в котором указанная неокислительная атмосфера содержит газ, выбранный из группы, состоящей из аргона, азота, смеси монооксида углерода и диоксида углерода, образованной при указанном нагревании указанного восстановителя, содержащего углерод; и их смесей.
39. Способ по пункту 37, в котором указанную неокислительную атмосферу создают путем проведения указанного нагревания в емкости, которая ограничивает проникновение в нее кислорода.
40. Способ по пункту 20, в котором указанное нагревание проводят в неокислительной атмосфере.
41. Способ по пункту 40, в котором указанная неокислительная атмосфера содержит газ, выбранный из группы, состоящей из аргона, азота, смеси монооксида углерода и диоксида углерода, образованной при указанном нагревании указанного восстановителя, содержащего углерод; и их смесей.
42. Способ по пункту 40, в котором указанную неокислительную атмосферу создают путем проведения указанного нагревания в емкости, которая ограничивает проникновение в нее кислорода.
43. Способ по пункту 21, в котором указанное нагревание проводят в неокислительной атмосфере.
44. Способ по пункту 43, в котором указанная неокислительная атмосфера содержит газ, выбранный из группы, состоящей из аргона, азота, смеси монооксида углерода и диоксида углерода, образованной при указанном нагревании указанного восстановителя, содержащего углерод; и их смесей.
45. Способ по пункту 43, в котором указанную неокислительную атмосферу создают путем проведения указанного нагревания в емкости, которая ограничивает проникновение в нее кислорода.
46. Способ по пункту 32, в котором указанное нагревание проводят в неокислительной атмосфере.
47. Способ по пункту 46, в котором указанная неокислительная атмосфера содержит газ, выбранный из группы, состоящей из аргона, азота, смеси монооксида углерода и диоксида углерода, образованной при указанном нагревании указанного восстановителя, содержащего углерод; и их смесей.
48. Способ по пункту 46, в котором указанную неокислительную атмосферу создают путем проведения указанного нагревания в емкости, которая ограничивает проникновение в нее кислорода.
