[发明专利]可充电电池和催化剂材料及其生产方法

权利要求书

1.一种生产适用于制造快速可充电离子电池的阴极或阳极材料的方法，其包括以下步骤：

a.选择前体材料金属盐，所述前体材料在气流中加热时产生多孔材料，从而产生用于离子电池中的电极的材料化合物，其中所述前体材料具有30-50％的质量的挥发性成分；

b.研磨所述前体材料以产生具有在0.2-100微米之间的第一预定粒度分布的颗粒粉末以形成前体粉末，经研磨的颗粒的孔隙率在0.01-0.04的范围内；

c.在第一温度下用第一工艺气体在闪速煅烧炉反应器区段中闪速煅烧所述前体粉末以产生用于离子电池中的电极的多孔颗粒材料，所述多孔颗粒材料具有适于在这种电池中应用的0.3-0.6范围内的孔隙率、50m²/g-300m²/g范围内的表面积和纳米级结构，其中所述闪速煅烧在650-900℃的温度范围内进行，停留时间为30秒，以将挥发性成分去除；

d.用第二工艺气体在第二煅烧炉反应器区段中处理所述多孔颗粒材料以完成煅烧反应，以使经煅烧的多孔颗粒材料退火从而优化颗粒强度，以改变所述经煅烧的多孔颗粒材料的氧化态从而当所述经煅烧的多孔颗粒材料在电池单元中被活化时使电荷密度最大化以形成第二前体粉末，其中所述处理在比闪速煅烧更低的温度下进行更长的停留时间；

e.对所述第二前体粉末进行淬火；

f.通过初始充电步骤在电解槽中活化淬火的第二前体粉末的颗粒以在颗粒中嵌入电解质离子。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法生产用于基于相应的电解质离子的锂离子电池、镁离子电池或钠离子电池的阴极材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述前体材料是孔隙率在0.01-0.03范围内的金属盐或混合金属盐，并且选择的所述前体材料经闪速煅烧产生下述的多孔材料：所述多孔材料具有0.3-0.6范围内的孔隙率、50m²/g-300m²/g范围内的表面积和高容量以使相应的电解质离子嵌入作为阴极，所述阴极在多次循环中无结构失效。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述前体材料是前体金属的化合物，所述前体金属是多价金属，并且盐成分是氢氧化物、水合物、硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐或有机配体。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述多价金属为镍、钴、锰或钒。

6.根据权利要求1所述的方法，其中工艺气流是空气。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法生产用于基于相应的电解质离子的锂离子电池、镁离子电池或钠离子电池的阳极材料。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述前体材料具有0.01-0.03范围内的孔隙率，并且选择的所述前体材料经闪速煅烧产生下述多孔材料：所述多孔材料具有0.3-0.6范围内的孔隙率、50m²/g-300m²/g范围内的表面积和高容量以使相应的电解质离子嵌入作为阳极，所述阳极在多次循环中无结构失效。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述前体材料是有机硅酸盐化合物，其中选择工艺气流以使所述材料气化，从而通过将氧和硅掺入被处理的材料中来产生具有高的锂离子嵌入容量的碳基材料，其中工艺气体包括蒸汽或合成气。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述前体材料是天然产物。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述天然产物为稻壳或玉米叶。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述前体粉末是硅化合物，并且在步骤(e)之后，所述淬火的第二前体粉末是硅。

13.根据权利要求8所述的方法，其中所述前体粉末是钛化合物，并且在步骤(e)之后，所述淬火的第二前体粉末是二氧化钛。