[发明专利]生产电极材料的方法

说明书

本发明涉及一种生产电极材料的方法，包括下列步骤：

(a)在水存在下或者在水和有机溶剂存在下将下列组分相互混合：

(A)至少一种磷化合物，

(B)至少一种锂化合物，

(C)至少一种碳源，

(D1)至少一种其中Fe以+2或+3氧化态存在的水溶性铁化合物，

(D2)至少一种不同于(D1)且其中Fe以0、+2或+3氧化态存在的水不溶性铁源，

(b)热处理所得混合物。

本发明进一步涉及电极材料及其用途，涉及包含由该材料制成的电极的锂离子电池组。优选实施方案可以由权利要求书和本发明说明书导出。优选实施方案的组合在本发明范围内。

在对利用锂离子作为导电物质的电池组有利的电极材料的研究中，迄今为止已经提出许多材料，实例是含锂尖晶石、具有层状结构的混合氧化物，例如锂化镍锰钴氧化物和磷酸锂铁。

磷酸锂铁特别令人感兴趣，因为它们不包含任何有毒重金属且在许多情况下非常耐氧化和水。磷酸锂铁的缺点可能是较低的能量密度。

在有机溶剂存在下制备用于锂离子电池组中的磷酸锂铁的方法公开于WO 09/015565中。

一个问题是基于磷酸锂铁的电池组在其中要求高峰值功率的某些类型应用中并不令人满意，例如对于电池组供电的组合钻头，这些钻头用于在混凝土中钻孔和拧螺丝。其他实例是汽车和摩托车的启动器。不提供在基于磷酸锂铁的锂离子电池组情况下的所需快速放电被认为是问题。

因此，本发明的目的是要提供包含最低水平的毒理学上不安全的电极材料且具有快速放电，即高峰值功率的电化学电池。本发明的另一目的是要提供一种借此可以生产电极材料并且能够使相应电池组快速放电，即具有高峰值功率的方法。

因此，发现了在开头所定义的方法，在下文也称为本发明方法。

为了实施本发明方法，在步骤(a)中将两种或更多种原料，优选所有所涉及的原料在几个步骤中或优选在一个步骤中混合。适合混合的容器例如是搅拌釜或搅拌烧瓶。

原料进一步在下文表征。

选取的原料(A)为至少一种磷化合物，下文也称为磷化合物(A)，其选自磷氢化合物和其中磷以+1或+3或+5氧化态存在的化合物，例如每分子具有至少一个烷基或至少一个烷氧基的膦、卤化磷、膦酸、次磷酸和磷酸。优选的膦是通式(I)的那些：

P(R¹)_r(X¹)_sH_t(I)

其中各变量各自如下所选择：

R¹可以不同或相同且选自苯基和优选环状或线性C₁-C₁₀烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、环戊基、异戊基、异戊基、正己基、异己基、环己基和1,3-二甲基丁基，优选正-C₁-C₆烷基，更优选甲基、乙基、正丙基、异丙基，最优选甲基或乙基。若物质每摩尔具有两个或更多个烷氧基，则R¹可以不同或优选相同且可以选自上述C₁-C₆烷基，

X¹可以不同或相同且选自卤素、羟基、苯氧基和烷氧基，优选式OR¹的烷氧基，尤其是甲氧基和乙氧基，以及其中卤素优选为溴且更优选为氯，

r、s选自0-3的整数，

t选自0-2的整数，

其中r+s+t的总和＝3，以及其中

满足至少一个下列不等式：

r≠0

s≠0。

在本发明的一个实施方案中，磷化合物(A)选自通式P(OR¹)₃的化合物，其中R¹可以不同或者优选相同且可以选自苯基和C₁-C₁₀烷基，特别优选P(OCH₃)₃和P(OC₂H₅)₃。