[发明专利]用于产生可充电氧化物-离子电池单元的含铁活性材料的固溶体法

权利要求书

1.一种用于产生在可充电氧化物-离子电池单元的金属电极中使用的含铁活性材料的固溶体法，包括以下步骤：

i)提供含铁类物质(α)；

ii)提供包含X元素的支撑类物质(β)，其中，X不是铁；

iii)混合含铁类物质(α)和支撑类物质(β)，以产生α+β混合物；

iv)对混合物进行高温处理足够长的时间，以产生铁-X-氧固溶体，其中，铁和X在微观水平上均匀分布；以及

v)对铁-X-氧固溶体进行还原，以产生与X氧化物混杂的金属铁，其中，还原使得氧被损耗，从而产生多孔的含铁活性材料。

2.如权利要求1所述的方法，其中，第i步中的含铁类物质(α)是固体、液体或固体-液体混合物的形式。

3.如权利要求1所述的方法，其中，第ii步中的支撑类物质(β)是固体、液体或固体-液体混合物的形式。

4.如权利要求1所述的方法，其中，权利要求3中的支撑类物质(β)选自X氧化物、X卤化物、X硝酸盐和X碳酸盐。

5.如权利要求1所述的方法，其中，支撑类物质(β)含有从由锂、钠、钾、镁、钙、锶、钡、钪、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜、铝、镓、钇、铌、钼、钌、钨、镧、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱和镥构成的一组中选择的元素X。

6.如权利要求1所述的方法，其中，支撑类物质(β)含有从由钙、锶、钡、钪、钛、钒、锰、钴、镍、钇、铌、钌、钨和镧构成的一组中选择的元素X。

7.如权利要求1所述的方法，其中，X/(X+Fe)的摩尔数比为0.001至0.6。

8.如权利要求1所述的方法，其中，第iii步中混合含铁类物质(α)和支撑类物质(β)的过程包括拌合、研磨和溶液法中的至少一种。

9.如权利要求1所述的方法，其中，第iv步中的高温处理以500℃和2500℃之间的温度进行。

10.如权利要求1所述的方法，其中，第v步中的还原环境包括在从N₂-H₂、H₂-H₂O、CO-CO₂及其混合物中选择的还原性气体中以400℃和1200℃之间的温度加热。

11.如权利要求10所述的方法，其中，最终的还原后铁微粒的粒径范围为0.001微米至100微米。

12.如权利要求10所述的方法，其中，第v步中的含铁材料的最终孔隙率为10％至70％体积百分比，优选为25％至50％体积百分比。