[發明專利]用于產生可充電氧化物-離子電池單元的含鐵活性材料的固溶體法

有效

• 申請號: 201380005133.1
• 申請日: 2013-01-08
• 公開（公告）號: CN104040762A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 路春
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/50;H01M4/52;H01M10/39;H01M12/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 吳俊

1.一種用于產生在可充電氧化物-離子電池單元的金屬電極中使用的含鐵活性材料的固溶體法，包括以下步驟：

i)提供含鐵類物質(α)；

ii)提供包含X元素的支撐類物質(β)，其中，X不是鐵；

iii)混合含鐵類物質(α)和支撐類物質(β)，以產生α+β混合物；

iv)對混合物進行高溫處理足夠長的時間，以產生鐵-X-氧固溶體，其中，鐵和X在微觀水平上均勻分布；以及

v)對鐵-X-氧固溶體進行還原，以產生與X氧化物混雜的金屬鐵，其中，還原使得氧被損耗，從而產生多孔的含鐵活性材料。

2.如權利要求1所述的方法，其中，第i步中的含鐵類物質(α)是固體、液體或固體-液體混合物的形式。

3.如權利要求1所述的方法，其中，第ii步中的支撐類物質(β)是固體、液體或固體-液體混合物的形式。

4.如權利要求1所述的方法，其中，權利要求3中的支撐類物質(β)選自X氧化物、X鹵化物、X硝酸鹽和X碳酸鹽。

5.如權利要求1所述的方法，其中，支撐類物質(β)含有從由鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇、鈧、鈦、釩、鉻、錳、鈷、鎳、銅、鋁、鎵、釔、鈮、鉬、釕、鎢、鑭、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿和镥構成的一組中選擇的元素X。

6.如權利要求1所述的方法，其中，支撐類物質(β)含有從由鈣、鍶、鋇、鈧、鈦、釩、錳、鈷、鎳、釔、鈮、釕、鎢和鑭構成的一組中選擇的元素X。

7.如權利要求1所述的方法，其中，X/(X+Fe)的摩爾數比為0.001至0.6。

8.如權利要求1所述的方法，其中，第iii步中混合含鐵類物質(α)和支撐類物質(β)的過程包括拌合、研磨和溶液法中的至少一種。

9.如權利要求1所述的方法，其中，第iv步中的高溫處理以500℃和2500℃之間的溫度進行。

10.如權利要求1所述的方法，其中，第v步中的還原環境包括在從N₂-H₂、H₂-H₂O、CO-CO₂及其混合物中選擇的還原性氣體中以400℃和1200℃之間的溫度加熱。

11.如權利要求10所述的方法，其中，最終的還原后鐵微粒的粒徑范圍為0.001微米至100微米。

12.如權利要求10所述的方法，其中，第v步中的含鐵材料的最終孔隙率為10％至70％體積百分比，優選為25％至50％體積百分比。