ЛИТИЕВЫЕ БАТАРЕИ, СОДЕРЖАЩИЕ ЛИТИЙ-НЕСУЩИЙ ФОСФАТ ЖЕЛЕЗА И УГЛЕРОД

1. Способ производства композиционного материала литированного фосфата железа и углерода, включающий стадии:
образования смеси предшественников, содержащей, по меньшей мере, фосфат лития, фосфат железа(II) и материал, содержащий углерод, под инертной атмосферой,
размола полученной смеси предшественников и
прокаливания указанной размолотой смеси, во время которого происходит пиролиз материала, содержащего углерод, и образование кристаллов литированного фосфата железа,
отличающийся тем, что указанный размол представляет собой промышленный высокоэнергетический шаровой наноразмол в течение заранее определенного времени, достаточного для придания смеси предшественников механической энергии активации, достаточной для получения микрометрических смешанных агрегатов нанометрических частиц.
2. Способ по п.1, в котором указанное заранее определенное время составляет, по меньшей мере, четыре часа, преимущественно приблизительно два часа, более предпочтительно меньше, чем полтора часа и предпочтительно приблизительно 15 мин.
3. Способ по п.1 или 2, в котором шарики имеют максимальную относительную скорость больше, чем 2 м/с, предпочтительно больше, чем 4 м/с, более предпочтительно больше, чем 6 м/с, и более предпочтительно больше, чем 8 м/с.
4. Способ по п.1 или 2, включающий дополнительную стадию размола, выполняемую после прокаливания предшественников.
5. Способ по п.1 или 2, в котором указанная стадия прокаливания имеет продолжительность меньше, чем 2 ч, предпочтительно меньше, чем один час и более предпочтительно меньше, чем полчаса.
6. Способ по п.1 или 2, в котором указанная смесь предшественников дополнительно содержит источник бора, такой как фосфат бора, карбид бора или их смесь, и в котором указанный композиционный материал литированного фосфата железа и углерода представляет собой композиционный материал литированного фосфата железа, допированного бором, и углерода.
7. Способ по п.1 или 2, в котором указанный размол и/или прокаливание выполняют в инертной атмосфере, например, аргона.
8. Способ по п.1 или 2, в котором указанным материалом, содержащим углерод, является целлюлоза.
α
β
γ
4
9. Электродный материал, имеющий формулу, LiFeBPO/C, в которой 0,85≤α≤1,08, 0≤γ/β 0≤0,1 и γ+β≤1, характеризующийся тем, что он имеет вид микрометрических смешанных агрегатов нанометрических частиц, причем указанные нанометрические частицы имеют максимальный размер, измеренный микроскопией пропускания, меньше, чем 50 нм, и указанные микрометрические смешанные агрегаты имеют средний размер (D50), измеренный лазерным измерением зернистости в метаноле, от 0,5 до 60 мкм, предпочтительно от 1 до 45 мкм, и более предпочтительно от 2 до 15 мкм.
β
γ
4
0.95
0.033
4
10. Электродный материал по п.9, имеющий формулу LiFeBPO/C, в которой γ+β<1, в частности LiFeВPO/С.
11. Электродный материал по п.9 или 10, в котором остаточное содержание углерода составляет от 1 до 3 вес.% в расчете на вес указанного электродного материала.
3
12. Электродный материал по п.9 или 10, в котором насыпная плотность имеет значение от 0,8 до 1,5 и предпочтительно приблизительно 1,1 г/см.
2
2
2
13. Электродный материал по п.9 или 10, в котором удельная площадь поверхности, измеренная по методу БЭТ, имеет значение от 12 до 24 м/г, предпочтительно от 16 до 22 м/г, в особенности от 18 до 20 м/г.
14. Электродный материал по п.9 или 10, в котором средний размер частиц (D50), измеренный лазерным измерением зернистости в метаноле, составляет от 3 до 8 мкм.
2
15. Электрод, на основе композиционного материала литированного фосфата железа и углерода, имеющий поверхностную емкость меньше, чем 2 мАч/см, практическую удельную емкость электрода от 150 до 170 мАч/г, предпочтительно от 155 до 170 мАч/г.
2
16. Электрод, на основе композиционного материала литированного фосфата железа и углерода, имеющий поверхностную емкость от 2 до 4 мАч/см, и предпочтительно порядка 3 мАч/см, практическую удельную емкость больше, чем 150 мАч/г и меньше, чем 170 мАч/г.
17. Электрод, включающий, указанный электродный материал по любому из пп.9-14.
18. Электрод по любому из пп.15-17, дополнительно включающий одну или несколько электропроводящих добавок и один или несколько органических связующих компонентов.
19. Электрод по п.18, в котором указанная одна или несколько электропроводящих добавок выбраны из группы, состоящей из углеродных волокон, сажи, углеродных нанотрубок и им подобных продуктов.
20. Электрод по п.19, в котором указанный электродный материал присутствует в количестве от 80 до 92 вес.% в расчете на общий вес электрода.
21. Электрод по п.17, в котором указанная одна или несколько электропроводящих добавок присутствуют в количестве от 4 до 14 вес % в расчете на общий вес электрода.
22. Электрод по п.17, в котором указанный один или несколько органических связующих компонентов присутствуют в количестве от 4 до 10 вес.% в расчете на общий вес электрода.
23. Электрод по любому из пп.15-17, который имеет пористость от 50 до 25%.
24. Li-ионный электрохимический элемент, включающий электрод по любому из пп.15-23.
+
25. Электрохимический элемент по п.24, дополнительно включающий отрицательный угольный электрод и Li-ионный проводящий электролит.
26. Электрохимический элемент по п.24 или 25, который имеет массовую плотность энергии от 160 до 180 Вт ч/кг.