КОМПОЗИТ ИЗ ОРТОФОСФАТА ЖЕЛЕЗА(III) И УГЛЕРОДА

4
2
2+
1. Способ получения композита из ортофосфата железа(III) и углерода, содержащего ортофосфат железа(III) общей формулы FePO·nHO (где n≤2,5), отличающийся тем, что в фосфорнокислом водном, содержащем ионы Fe растворе диспергируют источник углерода и при добавлении окислителя к полученной дисперсии из водного раствора осаждают и отделяют композит из ортофосфата железа(III) и углерода (ОФЖ/У).
2+
2+
3+
2+
2+
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный, содержащий ионы Fe раствор приготавливают путем введения оксидных соединений железа(II), оксидных соединений железа(III) или смешанных оксидных соединений железа(II, III), выбранных из гидроксидов, оксидов, гидроксиоксидов, гидратов оксидов, карбонатов и гидроксикарбонатов, совместно с элементарным железом в содержащую фосфорную кислоту водную среду, переводя таким путем ионы Fe в раствор и превращая Fe его взаимодействием с элементарным Fe (по реакции компропорционирования) в Fe, с последующим отделением твердых веществ от фосфорнокислого водного раствора, содержащего ионы Fe.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что источник углерода содержит элементарный углерод или состоит исключительно из элементарного углерода, предпочтительно выбираемого из группы, включающей графит, расширенный графит, сажу различных типов, такую как углеродная сажа и сосновая сажа, углеродные нанотрубки, фуллерены, графен, стеклоуглерод (стекловидный углерод), углеродные волокна, активный уголь и их смеси.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что источник углерода наряду с элементарным углеродом содержит органические соединения, предпочтительно выбираемые из группы, включающей углеводороды, спирты, альдегиды, карбоновые кислоты, поверхностно-активные вещества, олигомеры, полимеры, углеводы и их смеси.
2+
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дисперсия источника углерода в фосфорнокислом водном, содержащем ионы Fe растворе содержит источник углерода в количестве, которое составляет от 1 до 10 мас. % углерода, предпочтительно от 1,5 до 5 мас. % углерода, особенно предпочтительно от 1,8 до 4 мас. % углерода, в пересчете на массу осажденного ОФЖ.
2+
2+
6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что применяемый для приготовления дисперсии фосфорнокислый водный, содержащий ионы Fe раствор содержит ионы Fe в концентрации от 0,8 до 2,0 молей/л, предпочтительно от 1,0 до 1,7 моля/л, особенно предпочтительно от 1,1 до 1,3 моля/л, и/или имеет значение pH в пределах от 1,5 до 2,5, предпочтительно от 1,8 до 2,3, особенно предпочтительно от 2,0 до 2,1.
2
2
7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве окислителя, который добавляют к дисперсии, используют водный раствор пероксида водорода (HO), предпочтительно с концентрацией от 15 до 50 мас. %, особенно предпочтительно от 30 до 40 мас. %, или газообразную среду, выбираемую из группы, включающей воздух, чистый кислород и озон, и вдуваемую в дисперсию.
8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что композит из ортофосфата железа(III) и углерода после осаждения и отделения от водного раствора одно- или многократно промывают водой, водным растворителем и/или органическим растворителем и затем сушат при повышенной температуре и/или при пониженном давлении либо получают в виде водной дисперсии с содержанием твердого вещества от 1 до 90 мас. %.
9. Композит из ортофосфата железа(III) и углерода, получаемый или полученный способом по одному из предыдущих пунктов.
10. Композит из ортофосфата железа(III) и углерода по п. 9, отличающийся тем, что он более чем на 80 мас. %, предпочтительно более чем
на 90 мас. %, особенно предпочтительно более чем на 95 мас. %, имеет кристаллическую структуру меташтренгита II (фосфосидерита).
11. Композит из ортофосфата железа(III) и углерода по п. 9 или 10, отличающийся тем, что он имеет по меньшей мере в одном измерении средний размер первичных частиц менее 1 мкм, преимущественно менее 500 нм, предпочтительно менее 300 нм, особенно предпочтительно менее 100 нм.
12. Композит из ортофосфата железа(III) и углерода по п. 9 или 10, отличающийся тем, что он имеет насыпную плотность более 400 г/л, предпочтительно более 700 г/л, особенно предпочтительно более 1000 г/л, и/или плотность после уплотнения более 600 г/л, предпочтительно более 750 г/л, особенно предпочтительно более 1100 г/л.
4
13. Применение композита из ортофосфата железа(III) и углерода по одному из пп. 9-12 для получения LiFePO в качестве материала катода литий-ионных аккумуляторов.
4
14. LiFePO в качестве материала катода для литий-ионных аккумуляторов, получаемый или полученный с использованием композита из ортофосфата железа(III) и углерода по одному из пп. 9-12.
4
15. Литий-ионный аккумулятор с LiFePO по п. 14 в качестве материала его катода.