[发明专利]包含含锂的磷酸铁和碳的锂蓄电池

权利要求书

1.生产锂化磷酸铁和碳的复合材料的方法，包括以下步骤：

-在惰性气氛下形成前体的混合物，其至少包含磷酸锂、磷酸铁(II)和含碳材料，

-研磨所述获得的前体混合物，和

-锻烧所述经过研磨的混合物，在此期间发生含碳材料的热分解和锂化磷酸铁晶体的形成。

特征在于，所述研磨是工业高能球纳米研磨，持续足以赋予前体的混合物足够的机械活化能的预定时间，以便获得纳米级颗粒的微米级混合聚集体。

2.权利要求1的方法，其中所述预定时间为至少四小时，有利地为约二小时，更优选低于半小时且优选约15分钟。

3.权利要求1或2的方法，其中球的最大相对速度大于2m/s，优选大于4m/s，更特别地大于6m/s，且更优选大于8m/s。

4.权利要求1到3中任一项的方法，还包括在前体的煅烧之后进行的另外的研磨步骤。

5.权利要求1到4中任一项的方法，其中所述煅烧步骤的持续时间小于2小时，优选小于1小时，且更优选小于半小时。

6.权利要求1到5中任一项的方法，其中所述前体混合物还包含硼源，例如磷酸硼、碳化硼或其混合物，且其中所述锂化磷酸铁和碳的复合材料是硼掺杂的锂化磷酸铁和碳的复合材料。

7.前述权利要求中任一项的方法，其中所述研磨和/或煅烧是在惰性气氛例如氩气气氛中进行的。

8.前述权利要求中任一项的方法，其中所述包含碳的材料是纤维素。

9.具有式Li_αFe_βB_γPO₄/C的电极材料，其中0.85≤α≤1.08,0≤γ/β≤0.1和γ＋β≤1，特征在于，它表现为纳米级颗粒的微米级混合聚集体，所述纳米级颗粒具有通过透射电子显微术测得的低于50nm的最大尺寸，且所述微米级混合聚集体具有通过在甲醇中的激光粒度测量测定的0.5到60μm、优选1到45μm、且更优选2到15μm的平均粒度(D50)。

10.权利要求9的电极材料，具有式LiFe_βB_γPO₄/C，其中γ＋β<1，特别是LiFe_0.95B_0.033PO₄/C。

11.权利要求9或10的电极材料，其中残余碳含量精确地为1重量%到3重量%，基于所述电极材料的总重量计。

12.权利要求9到11中任一项的电极材料，其中振实密度值为0.8到1.5，且优选为约1.1g/cm³。

13.权利要求9到12中任一项的电极材料，其中根据BET法测量的比表面积值为12到24m²/g、优选16到22m²/g、特别是18到20m²/g。

14.权利要求9到13中任一项的电极材料，其中通过在甲醇中的激光粒度测量测定的颗粒的平均粒度D50为3到8μm。

15.基于锂化磷酸铁和碳的复合材料的电极，具有低于2mAh/cm²的表面容量，150到170mAh/g、优选155到170mAh/g的实际电极比容量。

16.基于锂化磷酸铁和碳的复合材料的电极，具有2到4mAh/cm²、且优选约3mAh/cm²的表面容量，大于150mAh/g且小于170mAh/g的实际电极比容量。

17.包括权利要求9到14中任一项的所述电极材料的电极。

18.权利要求15到17中任一项的电极，还包括一种或几种电子传导添加剂和一种或几种有机粘结剂。

19.权利要求18的电极，其中所述一种或几种电子传导添加剂选自碳纤维、碳黑、碳纳米管等。

20.权利要求15到19中任一项的电极，其中所述电极材料以基于电极总重量为80到92重量%的量存在。