Brevet FR3131228A1 — publié le 20230630

Conteneur dont la surface des parois intérieures sont recouvertes au moins partiellement d’un revêtement présentant les phases cristallisées suivantes, en pourcentage sur la base de la masse totale des phases cristallisées : Spinelle MgAl 2 O 4 : 10% à 60%, et Phases cristallisées autres que spinelle MgAl 2 O 4 et corindon : Corindon : complément à 100%. Conteneur revêtu par un revêtement spinelle MgAl 2 O 4 et corindon La présente invention se rapporte à un conteneur dont la surface des parois intérieures est recouverte pour plus de 80% d’un revêtement et à l’utilisation dudit conteneur pour la fabrication d’une poudre d’oxydes comportant du lithium, en particulier un oxyde d’un métal ou de plusieurs métaux de transition lithiés. Les besoins en batteries lithium-ion sont en constante augmentation. Un bon nombre d’entre elles comportent une partie, en général la cathode, en un oxyde comportant du lithium, notamment un oxyde d’un métal ou de plusieurs métaux de transition lithiés, en particulier LiFePO 4 (ou LPF), LiMn 2 O 4 (ou LMO), ou un oxyde de lithium- nickel-cobalt-manganèse (ou NMC). La cathode est en général fabriquée par mise en forme d’une poudre dudit oxyde d’un métal ou de plusieurs métaux de transition lithiés. Parmi les procédés classiques de fabrication desdites poudres, on trouve la réalisation d’un mélange d’oxydes et/ou de différents précurseurs d’oxydes, suivi d’un traitement thermique permettant de réaliser une synthèse en phase solide de l’oxyde d’un métal ou de plusieurs métaux de transition lithiés. Lors dudit traitement thermique, le mélange est disposé dans un conteneur, généralement appelé « sagger » en anglais. Les conditions de synthèse desdites poudres, ainsi que ledit mélange, en particulier les éléments contenant le lithium, sont particulièrement sollicitants pour le conteneur. Il existe un besoin pour augmenter la durée de vie desdits conteneurs. Un but de l’invention est de répondre, au moins partiellement, à ce besoin. Selon l’invention, on atteint ce but au moyen d’un conteneur, la surface des parois intérieures dudit conteneur étant recouverte partiellement, de préférence pour plus de 80%, et de préférence sur la totalité desdites parois intérieures, d’un revêtement présentant les phases cristallisées suivantes, en pourcentage en masse sur la base de la masse totale des phases cristallisées : Spinelle MgAl 2 O 4 : 10% à 60%, et Phases cristallisées autres que spinelle MgAl 2 O 4 et corindon : Corindon : complément à 100%. Les inventeurs ont découvert que le conteneur revêtu selon invention présentait une dégradation plus faible lors de son utilisation, ce qui autorise une durée de vie plus importante, et notamment un nombre plus important de cycles de fabrication de poudre d’oxyde d’un métal ou de plusieurs métaux de transition lithiés. Selon des modes de réalisation préférés mais non limitatifs de la présente invention, qui peuvent, le cas échéant, être combinés entre eux : le revêtement présente en pourcentage en masse sur la base des phases cristallisées, une teneur en spinelle supérieure à 15%, de préférence supérieure à 20%, de préférence supérieure à 25%, de préférence supérieure à 35% et/ou inférieure à 55%, de préférence inférieure à 50% ; le conteneur comporte plus de 90%, de préférence plus de 95%, de préférence plus de 99%, en masse, d’oxyde(s), de carbure(s), de nitrure(s), d’oxynitrure(s), de borure(s), et leurs mélanges ; le revêtement présente une épaisseur supérieure à 50 µm, de préférence supérieure à 100 µm, de préférence supérieure à 200 µm, de préférence supérieure à 300 µm et inférieure à 2000 µm, de préférence inférieure à 1500 µm, de préférence inférieure à 1000 µm, de préférence inférieure à 800 µm ; la surface des parois intérieures recouvertes comprend le fond dudit conteneur et la partie des côtés se trouvant au contact dudit fond ; la surface des parois intérieures est recouverte pour plus de 85%, de préférence pour plus de 90%, de préférence pour plus de 95% ; le revêtement s’étend sur sensiblement la totalité de la surface des parois intérieures dudit conteneur ; le conteneur comporte plus de 90%, de préférence plus de 95% en masse, d’oxyde(s), le conteneur comporte Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , et leurs mélanges ; le conteneur présente une teneur en Al 2 O 3 +MgO+ZrO 2 +SiO 2 +Y 2 O 3 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur présente une teneur en Al 2 O 3 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur présente une teneur en SiO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur présente une teneur en Al 2 O 3 + MgO supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur présente une teneur en Al 2 O 3 + Y 2 O 3 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur présente une teneur en Al 2 O 3 + MgO + SiO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur présente une teneur en Al 2 O 3 + ZrO 2 + SiO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur présente une teneur en Al 2 O 3 + ZrO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur présente une teneur en Al 2 O 3 + SiO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes ; le conteneur comporte plus de 90%, de préférence plus de 95%, en pourcentages en masse sur la base de la masse des phases cristallisées, de corindon, de spinelle MgAl 2 O 4 , de cordiérite, de mullite, de zircone, optionnellement stabilisée, de périclase, et leurs mélanges ; le conteneur comporte plus de 90%, de préférence plus de 95%, en pourcentages en masse, au total et sur la base de la masse des phases cristallisées, de corindon ou de mullite ou d’un mélange de corindon et de cordiérite ou d’un mélange de corindon et de mullite ou d’un mélange de corindon et de spinelle MgAl 2 O 4 ou d’un mélange de corindon et de cordiérite et de spinelle, ou d’un mélange de corindon et de zircone ou d’un mélange de corindon et de mullite et de zircone ou d’un mélange de cordiérite et de mullite ; le conteneur comporte plus de 90%, de préférence plus de 95% en masse, de carbure(s), de nitrure(s), d’oxynitrure(s), de borures et leurs mélanges ; le conteneur comporte plus de 90%, de préférence plus de 95% en masse, de préférence de carbure(s), de nitrure(s), de SiAlON et leurs mélanges ; le conteneur comporte plus de 90%, de préférence plus de 95%, en masse, de carbure de silicium, de nitrure de silicium, de SiAlON, et leurs mélanges. ; le conteneur comporte plus de 90%, de préférence plus de 95%, en masse, d’un mélange de carbure de silicium et de nitrure de silicium ; le conteneur présente un périmètre choisi parmi un polygone, un cercle ou une ellipse ; le conteneur comporte un fond et au moins un côté, de préférence présentant une épaisseur moyenne inférieure à 20 mm et supérieure à 2 mm ; le conteneur présente un volume supérieur à 0,1 litre et inférieur à 25 litres. L’invention concerne aussi l’utilisation d’un conteneur revêtu selon l’invention pour la fabrication d’une poudre d’oxydes comportant du lithium, en particulier un oxyde d’un métal ou de plusieurs métaux de transition lithiés. Définitions Par « céramique », on entend un produit qui n’est ni métallique, ni organique. Dans le cadre de la présente invention, le carbone est considéré comme un produit céramique. Par « revêtement », on entend une couche de matériau(x) de nature différente du support qu’est le conteneur. Par « précurseur » d’un oxyde cristallisé, on entend un ou plusieurs matériaux, qui vont conduire, après traitement thermique à une température supérieure à 1100°C, de préférence sous air, audit oxyde cristallisé. Par exemple, un précurseur de corindon peut être une alumine de transition ou une boehmite ou un tri-hydroxyde d’aluminium. Dans un souci de clarté, on utilise les formules chimiques des oxydes simples pour désigner les teneurs de ces oxydes dans une composition. Par exemple, « MgO » ou « Al 2 O 3 » désignent les teneurs en ces oxydes simples dans la composition considérée, alors que « magnésie », et « alumine » sont utilisés pour désigner la présence effective des phases de ces oxydes constituées de MgO et Al 2 O 3 , respectivement. Par « corindon », on entend classiquement une alumine sous la forme cristallographique rhomboédrique. - Un « sialon », SiAlON, est un composé d’oxynitrure d’au moins les éléments Si, Al et N, en particulier d’un composé respectant l’une des formules suivantes : Si x Al y O u N v , dans laquelle : x est supérieur ou égal à 0, supérieur à 0,05, supérieur à 0,1 ou supérieur à 0,2, et inférieur ou égal à 1, inférieur ou égal à 0,8 ou inférieur ou égal à 0,4, y est supérieur ou égal à 0, ou supérieur à 0,1, supérieur à 0,3 ou supérieur à 0,5, et inférieur ou égal à 1, u est supérieur à 0, supérieur à 0,1 ou supérieur à 0,2, et inférieur ou égal à 1 ou inférieur ou égal à 0,7, v est supérieur à 0, supérieur à 0,1, supérieur à 0,2 ou supérieur à 0,5, ou supérieur à 0,7, et inférieur ou égal à 1, x+y > 0, x, y, u et v étant des indices stœchiométriques et normalisés par rapport à celui qui est le plus élevé, rendu égal à 1 ; Me x Si 12-(m+n) Al (m+n) O n N 16-n , avec 0 ≤ x ≤ 2, Me un cation choisi parmi les cations de lanthanides, Fe, Y, Ca, Li et leurs mélanges, 0 ≤ m ≤ 12, 0 ≤ n ≤ 12 et 0 Sauf mention contraire, toutes les teneurs en oxydes sont des pourcentages massiques sur la base des oxydes. Une teneur massique d’un oxyde d’un élément métallique se rapporte à la teneur totale de cet élément exprimée sous la forme de l'oxyde le plus stable, selon la convention habituelle de l'industrie. La somme de teneurs d’oxydes n’implique pas la présence de tous ces oxydes. « comporter » ou « comprendre » doivent être interprétés de manière non limitative, dans le sens ou d’autres éléments que ceux indiqués peuvent être présents. Conteneur dont la surface des parois intérieures sont recouvertes au moins partiellement, de préférence pour plus de 80%, d’un revêtement présentant les phases cristallisées suivantes, en pourcentage et sur la base de la masse totale des phases cristallisées : Spinelle MgAl 2 O 4 : 10% à 60%, et Phases cristallisées autres que spinelle MgAl 2 O 4 et corindon : Corindon : complément à 100%. Conteneur selon la revendication précédente : - dans lequel le revêtement présente en pourcentage en masse sur la base des phases cristallisées, une teneur en spinelle supérieure à 15% et/ou inférieure à 55%, et/ou - comportant plus de 90%, en masse, d’oxyde(s), de carbure(s), de nitrure(s), d’oxynitrure(s), de borure(s), et leurs mélanges, et/ou - dans lequel l’épaisseur dudit revêtement est supérieure à 50 µm et inférieure à 2000 µm, et/ou - dont la surface des parois intérieures recouvertes par ledit revêtement comprend le fond dudit conteneur et la partie des côtés se trouvant au contact dudit fond, et/ou - dont la surface des parois intérieures est recouverte pour plus de 85% par ledit revêtement. Conteneur selon la revendication 1 ou 2 : - dans lequel le revêtement présente en pourcentage en masse sur la base des phases cristallisées, une teneur en spinelle supérieure à 20% et/ou inférieure à 50%, et/ou - comportant plus de 95%, en masse, d’oxyde(s), de carbure(s), de nitrure(s), d’oxynitrure(s), de borure(s), et leurs mélanges, et/ou - dans lequel l’épaisseur dudit revêtement est supérieure à 100 µm et inférieure à 1500 µm, et/ou - dont la surface des parois intérieures est recouverte pour plus de 90% par ledit revêtement. Conteneur selon l’une des revendications 1 à 3 : - dans lequel le revêtement présente en pourcentage en masse sur la base des phases cristallisées, une teneur en spinelle supérieure à 25%, et/ou - comportant plus de 99%, en masse, d’oxyde(s), de carbure(s), de nitrure(s), d’oxynitrure(s), de borure(s), et leurs mélanges, et/ou - dans lequel l’épaisseur dudit revêtement est supérieure à 200 µm et inférieure à 1000 µm, et/ou - dont la surface des parois intérieures est recouverte pour plus de 95% par ledit revêtement. Conteneur selon l’une des revendications précédentes - dans lequel le revêtement présente en pourcentage en masse sur la base des phases cristallisées, une teneur en spinelle supérieure à 35%, et/ou - dans lequel l’épaisseur dudit revêtement est supérieure à 300 µm et inférieure à 800 µm, et/ou - dont le revêtement s’étend sur sensiblement la totalité de la surface des parois intérieures dudit conteneur. Conteneur selon l’une des revendications précédentes, comportant plus de 90%, de préférence plus de 95% en masse, d’oxyde(s). Conteneur selon la revendication précédente comportant Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , et leurs mélanges. Conteneur selon l’une des revendications précédentes présentant une teneur en Al 2 O 3 +MgO+ZrO 2 +SiO 2 +Y 2 O 3 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes. Conteneur selon l’une des revendications précédentes présentant - une teneur en Al 2 O 3 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes, ou - une teneur en SiO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes, ou - une teneur en Al 2 O 3 + MgO supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes, ou - une teneur en Al 2 O 3 + Y 2 O 3 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes, ou - une teneur en Al 2 O 3 + MgO + SiO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes, ou - une teneur en Al 2 O 3 + ZrO 2 + SiO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes, ou - une teneur en Al 2 O 3 + ZrO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes, ou - une teneur en Al 2 O 3 + SiO 2 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, en pourcentage en masse sur la base des oxydes. Conteneur selon l’une des revendications précédentes, comportant plus de 90%, de préférence plus de 95%, au total et en pourcentages sur la base de la masse totale des phases cristallisées, de corindon, de spinelle MgAl 2 O 4 , de cordiérite, de mullite, de zircone, optionnellement stabilisée, de périclase, et leurs mélanges. Conteneur selon la revendication précédente, comportant plus de 90%, de préférence plus de 95%, au total et en pourcentages sur la base de la masse totale des phases cristallisées, de corindon ou de mullite ou d’un mélange de corindon et de cordiérite ou d’un mélange de corindon et de mullite ou d’un mélange de corindon et de spinelle MgAl 2 O 4 ou d’un mélange de corindon et de cordiérite et de spinelle, ou d’un mélange de corindon et de zircone ou d’un mélange de corindon et de mullite et de zircone ou d’un mélange de cordiérite et de mullite. Conteneur selon l’une des revendications 1 à 5, comportant plus de 90%, de préférence plus de 95% en masse, de carbure(s), de nitrure(s), d’oxynitrure(s), de borures et leurs mélanges. Conteneur selon la revendication précédente, comportant plus de 90%, de préférence plus de 95% en masse, au total, de carbure(s), de nitrure(s), de SiAlON et leurs mélanges. Conteneur selon la revendication précédente, comportant plus de 90%, de préférence plus de 95%, en masse et au total, de carbure de silicium, de nitrure de silicium, de SiAlON, et leurs mélanges. Conteneur selon la revendication précédente, comportant plus de 90%, de préférence plus de 95%, en masse, d’un mélange de carbure de silicium et de nitrure de silicium. Conteneur selon l’une des revendications précédentes, - présentant un périmètre choisi parmi un polygone, un cercle ou une ellipse, et/ou - comportant un fond et au moins un côté, de préférence présentant une épaisseur moyenne inférieure à 20 mm et supérieure à 2 mm, et/ou - présente un volume supérieur à 0,1 litre et inférieur à 25 litres. Utilisation d’un conteneur selon l’une des revendications précédentes, pour la fabrication d’une poudre d’oxyde comportant du lithium, en particulier un oxyde d’un métal ou de plusieurs métaux de transition lithiés.