Brevet FR3074160A1 (20190531)

REVENDICATIONS1. Matériau de structure cristallographique olivine et de formule (II) Z,,M,,(SiO4)1_x(PO4)x dans laquelle : Z est choisi parmi le béryllium Be, le magnésium Mg, le calcium Ca, le strontium Sr, le baryum Ba et leurs mélanges, M est choisi parmi le fer Fe, le nickel Ni, le cobalt Co, le manganèse Mn, le chrome Cr et leurs mélanges, le degré d'oxydation de l'élément M étant supérieur ou égal à 2 et inférieur à 4, z', m et x sont les coefficients stoechiométriques des éléments chimiques Z, M et du groupement Par respectivement, et remplissent les conditions suivantes : o 0\n<CLM>\1\tMatériau selon la revendication précédente, dans lequel le coefficient stoechiométrique z' est supérieur ou égal à 0,1 x (1 - ï), de préférence est égal à 1 - .\n<CLM>\1\tMatériau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel x est inférieur ou égal à 0,5, voire inférieur ou égal à 0,4, voire même inférieur ou égal à 0,25 et/ou supérieur à 0,05, voire supérieur à 0,15, notamment égal à 0,2.\n<CLM>\1\tMatériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel Z est choisi parmi le magnésium, le calcium et leurs mélanges, de préférence est le magnésium.\n<CLM>\1\tMatériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel M est le manganèse.\n<CLM>\1\tMatériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel m est compris entre 0,9 et 1,1, de préférence est égal à 1,0.\n<CLM>\1\tProduit comportant, pour plus de 50,0 % de sa masse, le matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, le produit se présentant de préférence sous la forme d'une poudre de particules primaires comportant pour plus de 95,0 % de leur masse le matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, plus de 90,0 % 32 en nombre des particules primaires présentant une taille inférieure à 100 nm, par exemple inférieure à 50 nm, par exemple inférieure à 35 nm.\n<CLM>\1\tProduit selon la revendication précédente, dans lequel les particules primaires sont agrégées ou agglomérées entre elles, formant notamment des particules 5 secondaires et/ou les particules primaires sont recouvertes, de préférence intégralement, par une couche de carbone, dont l'épaisseur est notamment inférieure à 10 nm, par exemple inférieure à 5 nm, par exemple comprise entre 2 nm et 3 nm.\n<CLM>\1\tDispositif choisi parmi une cathode de batterie lithium-ion, une cathode de batterie sodium-ion, une cathode de batterie potassium-ion, une cathode de batterie lithium, 10 une cathode de batterie sodium, une cathode de batterie potassium, une cathode de batterie magnésium et une cathode de batterie calcium, le dispositif comportant un produit selon l'une quelconques des revendications 7 et 8 ou un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à\n<CLM>\1\t10. Procédé de synthèse du matériau selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 6, comportant les étapes de : A) préparation d'une première solution par dilution, dans un premier solvant, d'un constituant silicaté et d'une deuxième solution par dilution, dans un deuxième solvant, d'un constituant comportant Z et d'un constituant comportant M, 20 la préparation de la première solution et/ou la préparation de la deuxième solution comportant la dilution dans le premier solvant, respectivement dans le deuxième solvant d'un constituant phosphaté, B) mélange de la première solution avec la deuxième solution de manière à former un sol, 25 C) gélification du sol de sorte à former un gel, D) pyrolyse du gel de manière à former ledit matériau.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel le constituant silicaté est un alcoxyde de silicium, de formule générale Si(OR)', R étant un groupement organique et 0 2 et de préférence n = 4, de préférence est le 30 tétraéthyl-orthosilicate, et/ou le constituant phosphaté est choisi parmi P4010, P205, H3PO4, un alkyl phosphate tel que OP(OR)'(OH)3_', avec u = 1, 2 ou 3 et R un groupement organique, et leurs mélanges, de préférence est le triéthyl-phosphate. 33\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, dans lequel le constituant comportant Z est un sel inorganique choisi parmi un oxalate, un citrate, un acétate, un sulfate, un nitrate et leurs mélanges, notamment choisi parmi Z(C2H302),i.n'H20, Z(C204)',.n'H20, Z(NO3),.i.n'H20, Z(SO4),i.n'H20, 5 Z(C6H407)',.n'H20, avec u' compris entre 1 et 2 et n' compris entre 0 et 10, et leurs mélanges, de préférence est l'acétate de magnésium hydraté, et/ou le constituant comportant M est un sel inorganique choisi parmi un oxalate, un citrate, un acétate, un sulfate, un nitrate et leurs mélanges, notamment choisi parmi M(C2H302)',,.n'H20, M(C204)u-. n"H20, M(NO3)',,.n"H20, M(SO4),,.n"H20, M(C6H407),,.n"H20 avec u" 10 compris entre 1 et 4 et n" compris entre 0 et 10 et leurs mélanges, de préférence est l'acétate de manganèse hydraté.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel à l'étape A), le constituant phosphaté est dilué uniquement dans le premier solvant.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel à 15 l'étape A), la préparation de la première solution et/ou la préparation de la deuxième solution comportent la dilution dans le premier solvant, respectivement dans le deuxième solvant, d'un composé carboné choisi parmi le glucose, le sucrose, l'alcool polyvinylique, communément dénommé PVA, le polyvinylpyrrolidone, communément dénommé PVP, un tensioactif anionique, un tensioactif cationique, un tensioactif zwitterionique ou un 20 tensioactif neutre, de préférence le composé carboné étant un poloxamère, de préférence le poly(éthylène glycol)-b-poly(propylène glycol)-b-poly(éthylène glycol)-b.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel à l'étape A), on dissout un catalyseur dans le premier solvant ou, de préférence, dans le deuxième solvant, le catalyseur étant choisi parmi un acide ou une base ou un agent 25 nucléophile et leurs mélanges, de préférence étant l'acide acétique.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, comportant une étape C') successive, notamment consécutive, à l'étape C) et préalable à l'étape D) de pyrolyse, l'étape C') consistant à sécher le gel à une température de séchage comprise entre 60 °C et 120°C et/ou pendant une durée de séchage de 10 jours au plus, et de 30 préférence d'au moins 1 heure.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, dans lequel à l'étape D), le gel est pyrolysé à une température de pyrolyse comprise entre 600 °C et 1200 34 °C et pendant une durée comprise entre 30 minutes et deux jours, et de préférence sous atmosphère neutre.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication précédente, dans lequel le gel est porté à la température de pyrolyse à une vitesse de chauffe comprise entre 0,5 °C/min et 20 °C/min 5 et/ou le procédé comporte une étape de refroidissement E), successive à l'étape D) de pyrolyse, la vitesse de refroidissement étant de préférence comprise entre 0,5 °C/min et 20 °C/min.