[发明专利]具有通过热解沉积的碳的碱金属含氧阴离子电极材料及其制造方法

权利要求书

1.制备包含颗粒的碱金属含氧阴离子阴极材料的方法，其中该颗粒在该颗粒表面的至少一部分上带有通过热解沉积的碳涂层，其中该颗粒具有通式

A₁M_(0.95-0.98)M’_{(0.02-<0.05)}(PO₄)_p(SiO₄)_s

其中

A是选自Li、Na和K中的至少一种碱金属；

M是至少Fe和/或Mn，其中M的平均化合价是+2或更高，和其中M任选地用至多15原子％的一种或多种氧化水平为+1到+5的金属替代；

M'是化合价为+2或更高的金属；和

“s”等于M'的化学计量指数，和其中“p”等于(1-“s”)；

所述方法包括对经高能研磨的该阴极材料的前体进行热步骤，其中在该高能研磨步骤过程中存在碳的有机源，其中该热步骤的至少一部分在包含碳质化学品和/或含碳的有机化学品的气态或蒸气气氛下进行；其中该热步骤在化学反应器中进行，该化学反应器包括通过包含碳质化学品和/或含碳的有机化学品的气态的外部流来进料的区域；和其中在该热步骤之后不进行进一步的高能研磨步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中M'包括Zr。

3.根据权利要求1所述的方法，其中该气态或蒸气气氛是加湿的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该碳质化学品包括含碳的有机化合物的分解产物。

5.根据权利要求1所述的方法，其中该碳质化学品是具有至少40重量％的碳的化合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其中该碳质化学品是甲醇、异丙醇和/或丁醇。

7.根据权利要求1所述的方法，其中该前体包括：

a)至少一种碱金属的源化合物；

b)至少一种选自Fe和/或Mn的金属M的源化合物；

c)至少一种金属M'的源化合物，其中M'在最终产物中是+2或更高的金属；

d)至少一种P的源化合物，如果元素P不存在于另一源化合物中的话；

e)至少一种Si的源化合物，如果元素Si不存在于另一源化合物中的话；和

f)至少一种碳的源化合物。

8.根据权利要求7所述的方法，其中源化合物b)部分地用至多15％的以下替代：一种或多种选自Ni和Co的其他金属，和/或一种或多种选自以下的异价或同价金属：Mg、Mo、Mn、V、Pb、Sn、Nb、Ti、Al、Ta、Ge、La、Y、Yb、Cu、Ag、Sm、Ce、Hf、Cr、Zr、Bi、Zn、Ca、B和W，和/或Fe(III)原子。

9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括进行快速热解以获得该碳涂层。

10.根据权利要求1所述的方法，其中碳的有机源存在于该前体中以获得该碳涂层，并且热解在该热步骤过程中进行。

11.根据权利要求1所述的方法，其中该方法进一步包括在热步骤之前，进行碱金属含氧阴离子阴极材料前体的高能研磨步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中碳的有机源也存在于该高能研磨步骤中。

13.根据权利要求11所述的方法，其中该高能研磨是高能球磨或干高能研磨。

14.根据权利要求12所述的方法，其中该高能研磨是高能球磨或干高能研磨。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中该热步骤在400℃-800℃的温度进行。