ES3042118T3 - Synthesis of nanostructured lithium zirconium phosphate - Google Patents

Synthesis of nanostructured lithium zirconium phosphate

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ES3042118T3 ES21712192T ES21712192T ES3042118T3 ES 3042118 T3 ES3042118 T3 ES 3042118T3 ES 21712192 T ES21712192 T ES 21712192T ES 21712192 T ES21712192 T ES 21712192T ES 3042118 T3 ES3042118 T3 ES 3042118T3
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Abstract

La invención se refiere a un proceso para la producción de fosfato de zirconio y litio mediante pirólisis por pulverización de llama, utilizando como precursores carboxilatos de litio y zirconio con entre 5 y 20 átomos de carbono, un fosfato orgánico y un disolvente con menos del 10 % de agua en peso. El fosfato de zirconio y litio obtenido mediante este proceso puede utilizarse en baterías de iones de litio. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Síntesis de fosfato de litio y zirconio nanoestructurado
[0003] Campo de la invención
[0004] La invención se refiere a un proceso de producción de fosfato de litio y zirconio mediante pirólisis por pulverización a la llama, al fosfato de litio y zirconio que puede obtenerse mediante este proceso y a su uso en baterías de iones litio.
[0005] Técnica anterior
[0006] Las baterías secundarias de iones litio son uno de los tipos de baterías que se usan actualmente más importantes. Las baterías secundarias de iones litio por lo general se componen de un ánodo fabricado de un material de carbono o una aleación de litio-metal, un cátodo fabricado de un óxido de litio-metal, un electrolito en el que se disuelve una sal de litio en un disolvente orgánico y un separador que proporciona el paso de iones litio entre el electrodo positivo y el negativo durante los procesos de carga y de descarga.
[0007] En el intento de desarrollar baterías secundarias con seguridad intrínseca y densidad energética mejoradas, el uso de electrolitos sólidos en lugar de líquidos ha progresado considerablemente en los últimos tiempos. Entre dichos sistemas, se cree que las baterías secundarias de litio con electrodos fabricados de litio metal o aleaciones de litio metal proporcionan una alta densidad de energía y son particularmente adecuadas. Estas baterías secundarias de iones litio en estado totalmente sólido deberán tener una buena conductividad iónica en una interfaz entre un material activo de electrodo y un electrolito con el fin de presentar las características de carga requeridas. Esta alta conductividad iónica se puede lograr recubriendo la superficie de un material activo de electrodo con algunos compuestos que comprenden litio, tales como LiTi2(PO4)3, tal como se describe en el documento JP 4982866 B2. H. Xiea, et al., describen en Journal of Power Sources 2011, vol. 196, páginas 7760- 7762, la preparación de Li1.2Zr1.gCa0.1(PO4)3 mediante una reacción en estado sólido de ZrO<2>con Li2CO3, NH<4>H<2>PO<4>y CaCO3. Se observó que la conductividad de iones Li de este fosfato de litio y zirconio era comparable a la del Li1.3Ti1.7Al0.3(PO4)3 usado como separador de iones Li sólido en celdas de ensayo de baterías de iones Li.
[0008] Por lo tanto, los fosfatos de litio y zirconio son candidatos prometedores para materiales conductores de iones Li utilizados en las baterías de iones litio, particularmente en las baterías en estado totalmente sólido.
[0009] Y. Li, et al., describen en PNAS, 2016, vol. 113 (47), páginas 13313-13317, la preparación de un LiZr2(PO4)3 romboédrico mediante la reacción en estado sólido de (NH4)2HPO4 con Li2CO3 y acetato de zirconio y su uso como electrolito sólido de una batería de iones litio Li/LiFePO4 en estado totalmente sólido. I. Hanghofer, et al., describen en Dalton Trans., 2019, vol. 48, páginas 9376-9387, la preparación de un Li1.4Ca0.2Zr1.s(PO4)3 estabilizado con Ca romboédrico mediante la reacción en estado sólido de Li2CO3, (NH4)2HPO4 y CaCO3 con o bien ZrO<2>o bien acetato de zirconio como electrolito sólido para su uso en baterías de iones litio en estado totalmente sólido.
[0010] El documento CN 109888208 A divulga un fosfato de litio y zirconio de fórmula general Lia Zrb Mc (PO4)d (es decir, LiMZrPO4, M = Ti, La, Zr, Sr, Al, Y, Co, Mn).
[0011] El documento US 2014/084503 divulga procedimientos para producir fosfatos de litio y metal (por ejemplo, (Li1.4Al0.4M1.6(PO4)3 con M: Ti o Ge) mediante pirólisis por pulverización a la llama, en el que se usan como precursores fosfatos orgánicos, tales como fosfato de trimetilo (TMP) y fosfato de trietilo (TEP).
[0012] Ambos documentos muestran estequiometrías diferentes de los materiales de la presente invención.
[0013] Los fosfatos de litio y zirconio preparados mediante síntesis en estado sólido tienen habitualmente densidades de material relativamente altas y áreas superficiales BET bajas, lo que es muy adecuado para el uso de tales materiales, por ejemplo, como material de núcleo de un electrolito en estado sólido de una batería de iones litio. Sin embargo, si se pretende usar dichos compuestos como aditivos, que puedan distribuirse bien en el material de núcleo o en su superficie, tienen una importancia crucial un tamaño de partícula más pequeño, una densidad del material más baja y un área superficial BET más alta de los mismos.
[0014] Problema y solución
[0015] El problema abordado por la presente invención es el de proporcionar un procedimiento mejorado para la fabricación industrial de fosfatos cristalinos de litio y zirconio que puedan utilizarse en baterías de iones litio, especialmente como material de recubrimiento o de dopado para electrodos de baterías de iones litio, particularmente ánodos, y como aditivos para electrolitos de baterías de iones litio. Específicamente, este procedimiento deberá proporcionar partículas de fosfato de litio y zirconio con un tamaño de partícula relativamente pequeño, un área superficial BET alta y una densidad compactada baja.
[0016] La pirólisis por pulverización es un procedimiento conocido para producir diversos óxidos metálicos y sales metálicas particulares.
[0017] En la pirólisis por pulverización, los compuestos metálicos en forma de gotitas finas se introducen en una zona de alta temperatura en la que se oxidan y/o se hidrolizan para dar los óxidos metálicos o las sales metálicas correspondientes. Una forma especial de este proceso es la pirólisis por pulverización a la llama, en la que las gotitas se suministran a una llama que se forma por ignición de un gas combustible y un gas que contiene oxígeno. El documento US 2013/0316233 A1 divulga en general un procedimiento para producir una mezcla de partículas adecuada para su uso como material activo de cátodo para baterías de iones litio, que comprende suministrar un aerosol formado a partir de soluciones que contienen una fuente de litio, una fuente de metal de transición y una fuente de fósforo a una llama junto con un gas que soporta la combustión y un gas inflamable. El metal de transición se puede seleccionar de Fe, Mn, Ti, Cr, V, Ni, Co, Cu, Zn, Al, Ge, Zr, Mo, W; la fuente de fósforo se puede seleccionar de ácidos fosfóricos, fosfatos de amonio, fosfato de sodio y fosfato ferroso. Los ejemplos específicos de esta solicitud de patente solo muestran la preparación de fosfatos de hierro y litio. La síntesis de fosfato de litio y zirconio no se divulga en el documento US 2013/0316233 A1. Una síntesis exitosa de este compuesto basada en la divulgación general del documento US 2013/0316233 A1 requeriría una selección laboriosa de una fuente de litio, una fuente de metal, una fuente de fósforo, un disolvente y condiciones de proceso apropiados. Incluso cumpliendo estos requisitos, no queda claro si se podría obtener en absoluto mediante este procedimiento un fosfato de litio y zirconio con un área superficial BET alta y una densidad de material baja.
[0018] En el transcurso de una amplia experimentación se descubrió, sorprendentemente, que los fosfatos mixtos de litio y zirconio con las propiedades de partícula deseadas pueden prepararse de hecho directamente por medio del procedimiento de pirólisis por pulverización a la llama. Sin embargo, el uso de una combinación especial de precursores de metal y fósforo y los disolventes en el proceso de la invención resultó ser de crucial importancia para obtener partículas con las propiedades deseadas según la invención.
[0019] Fosfato de litio y zirconio
[0020] La invención proporciona fosfato de litio y zirconio de fórmula general LiaZrbMc(PO4)d, en la que M es al menos un metal diferente de Li y Zr,
[0021] 0.5 < a < 5.0, 0.5 < b < 5.0, 0 < c < 5, 1 < d < 5, caracterizado por que el fosfato de litio y zirconio
[0022] - se encuentra en forma de partículas primarias agregadas,
[0023] - tiene un área superficial BET de 5 m2/g -100 m2/g,
[0024] - un diámetro de partícula promedio en número de d50 = 0.03 pm -2 pm, según se determina por dispersión de luz estática (SLS), y
[0025] - una densidad compactada de 20 g/l - 200 g/l.
[0026] El fosfato de litio y zirconio de la invención puede obtenerse mediante el proceso de la invención que se describe más adelante.
[0027] En la fórmula general LiaZrbMc(PO4)d del fosfato de litio y zirconio de la invención, M puede ser uno o varios elementos seleccionados del grupo que consiste en Na, K, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Co, Ni, Cu, Mn, B, Al, Ga, In, Fe, Sc, Y, La, Ti, Zr, Hf, Ce, Si, Ge, Sn, Pb, V, Nb, Ta, Mo, W. Preferentemente, M = Ca.
[0028] La composición del fosfato de litio y zirconio de la invención corresponde preferentemente a la fórmula Li<0>.<8>-<1.5>Zr<1>.<5>-2.5M0-0.5(PO4)2.5-3.5, de forma más preferida Li1.0-1.3Zr1.8-2.2M0-0.3(PO4)2.8-3.2.
[0029] El fosfato de litio y zirconio de la invención presenta un área superficial BET de 5 m2/g -100 m2/g, preferentemente de 7 m2/g - 80 m2/g, de forma más preferida de 15-60 m2/g.
[0030] El área superficial BET se puede determinar según la norma DIN 9277:2014 mediante adsorción de nitrógeno según el procedimiento de Brunauer-Emmett-Teller.
[0031] El fosfato de litio y zirconio de la invención se encuentra en forma de partículas primarias agregadas con un diámetro promedio en número de partículas primarias de normalmente 1 - 100 nm, preferentemente 3 - 70 nm, de forma más preferida de 5 - 50 nm, según se determina por microscopía electrónica de transición (TEM). Este diámetro promedio en número puede determinarse calculando el tamaño promedio de al menos 500 partículas analizadas por MET.
[0032] El diámetro de partícula promedio en número del fosfato de litio y zirconio en forma agregada y opcionalmente aglomerada d50 es aproximadamente de 0.03 gm - 2 gm, de forma más preferida de 0.04 gm - 1 gm, de forma incluso más preferida de 0.05 gm - 0.5 gm, según se determina por dispersión de luz estática (SLS) después de 300 s de tratamiento ultrasónico a 25 °C de una mezcla que consiste en el 5% en peso de las partículas y el 95% en peso de una solución de 0.5 g/l de pirofosfato de sodio en agua.
[0033] Los aglomerados y parcialmente los agregados pueden destruirse, por ejemplo, mediante molienda o tratamiento ultrasónico de las partículas para dar como resultado partículas con un tamaño de partícula más pequeño y una distribución de tamaño de partícula más estrecha.
[0034] El fosfato de litio y zirconio según la invención tiene una densidad compactada de 20 g/l - 200 g/l, preferentemente de 25 g/l - 150 g/l, de forma incluso más preferida de 30 g/l - 100 g/l, de forma aún más preferida de 40 g/l - 80 g/l. La densidad compactada de un material granulado pulverulento o de grano grueso puede determinarse según la norma DIN ISO 787-11:1995 "Procedimientos generales de ensayo para pigmentos y diluyentes - - Parte 11: Determinación del volumen compactado y la densidad aparente después del compactado". Esto implica medir la densidad aparente de un lecho después de agitación y compactado.
[0035] El proceso para producir fosfato de litio y zirconio
[0036] La invención también proporciona un proceso de producción del fosfato de litio y zirconio de la invención mediante pirólisis por pulverización a la llama, en el que
[0037] al menos una solución de precursores metálicos, que comprende
[0038] - un carboxilato de litio y un carboxilato de zirconio, en los que cada uno de estos carboxilatos metálicos contiene de 5 a 20 átomos de carbono,
[0039] - un fosfato orgánico,
[0040] - un disolvente que contiene menos del 10% en peso de agua
[0041] se somete a pirólisis por pulverización a la llama.
[0042] Durante el proceso de pirólisis por pulverización a la llama de la invención, la solución de compuestos metálicos (precursores metálicos) y una fuente de fósforo en forma de gotitas finas se introduce normalmente en una llama, que se forma por ignición de un gas combustible y un gas que contiene oxígeno, en el que los precursores metálicos usados junto con la fuente de fósforo se oxidan y/o se hidrolizan para dar el fosfato de litio y zirconio correspondiente.
[0043] Esta reacción forma en primer lugar partículas primarias aproximadamente esféricas, altamente dispersadas, que se fusionan en el transcurso posterior de la reacción para formar agregados. Los agregados pueden entonces acumularse formando aglomerados. A diferencia de los aglomerados, que por regla general pueden separarse de forma relativamente sencilla en los agregados mediante la introducción de energía, los agregados se descomponen adicionalmente, si es que lo hacen, solamente mediante una introducción intensiva de energía.
[0044] El compuesto agregado producido puede denominarse fosfato de litio y zirconio "pirógeno" o "producido pirogénicamente".
[0045] El proceso de pirólisis por pulverización a la llama se describe en general en el documento WO 2015173114 A1 y en otros sitios.
[0046] El proceso de pirólisis por pulverización a la llama de la invención comprende preferentemente las etapas siguientes: a) la solución de precursores metálicos se atomiza para producir un aerosol por medio de un gas atomizador, b) el aerosol se hace reaccionar en el espacio de reacción del reactor con una llama obtenida por ignición de una mezcla de gas combustible y un gas que contiene oxígeno para obtener una corriente de reacción,
[0047] c) la corriente de reacción se enfría y
[0048] d) el fosfato de litio y zirconio sólido se retira posteriormente de la corriente de reacción.
[0049] Ejemplos de gases combustibles son hidrógeno, metano, etano, gas natural y/o monóxido de carbono. Se prefiere particularmente el uso de hidrógeno. Se emplea en particular un gas combustible para formas de realización en las que se desea una elevada cristalinidad del fosfato de litio y zirconio que se va a producir.
[0050] El gas que contiene oxígeno es generalmente aire o aire enriquecido con oxígeno. En particular, se emplea un gas que contiene oxígeno para formas de realización en las que, por ejemplo, se desea un área superficial BET alta del fosfato de litio y zirconio que se va a producir. La cantidad total de oxígeno se elige generalmente de forma que sea suficiente al menos para la conversión completa del gas combustible y de los precursores metálicos.
[0051] Para obtener el aerosol, la solución vaporizada que contiene precursores metálicos se puede mezclar con un gas atomizador, tal como nitrógeno, aire y/u otros gases. Las gotitas finas resultantes del aerosol tienen preferentemente un tamaño de gotita promedio de 1-120 gm, de forma particularmente preferida de 30-100 gm. Las gotitas normalmente se producen usando boquillas de uno o múltiples materiales. Para aumentar la solubilidad de los precursores metálicos y para obtener una viscosidad adecuada para la atomización de la solución, la solución puede calentarse.
[0052] Los precursores metálicos empleados en el proceso de la invención incluyen al menos un carboxilato de litio y al menos un carboxilato de zirconio, que contienen cada uno de 5 a 20 átomos de carbono.
[0053] Los carboxilatos de litio y zirconio usados en el proceso según la invención pueden ser independientemente entre sí pentanoato (C5), hexanoato (C6), heptanoato (C7), octanoato (C8), nonanoato (C9), decanoato (D10), undecanoato (C11), dodecanoato (C12), tridecanoato (C13), tetradecanoato (C14), pentadecanoato (C15), hexadecanoato (C16), heptadecanoato (C17), octadecanoato (C18), nonanodecanoato (C19), icosanoato (C20) de litio y/o zirconio lineales, ramificados o cíclicos, y las mezclas de los mismos.
[0054] De la forma más preferida, se usan 2-etilhexanoato de zirconio (C8) y neodecanoato de litio (C10).
[0055] Los precursores metálicos usados pueden contener carboxilatos u otras sales de metales distintos al litio y al zirconio.
[0056] Los precursores de metales distintos de litio y zirconio también pueden ser compuestos metálicos inorgánicos, tales como nitratos, carbonatos, cloruros, bromuros u otros compuestos metálicos orgánicos, tales como alcóxidos, por ejemplo etóxidos, n-propóxidos, isopropóxidos, n-butóxidos y/o terc-butóxidos.
[0057] El término "fosfato orgánico" en el contexto de la presente invención se refiere a cualquier compuesto que tenga al menos un grupo (R) que contenga al menos un átomo de carbono unido al átomo de fósforo de la unidad P(=O) a través de un átomo de oxígeno, por ejemplo, un compuesto de fórmula general (RO)<3>P(=O) o (RO)(P(=O))<2>, en la que R es un grupo que contiene al menos un átomo de carbono, por ejemplo metilo o etilo.
[0058] El fosfato orgánico utilizado en el proceso de la invención se selecciona preferentemente de ésteres de ácido fosfónico (H<3>PO<3>), ácido ortofosfórico (H<3>PO<4>), ácido metafosfórico (HPO<3>), ácido pirofosfórico (H<4>P<2>O<7>), ácidos polifosfóricos, y mezclas de los mismos.
[0059] El fosfato orgánico puede seleccionarse de ésteres de alquilo, tales como ésteres de metilo, etilo, propilo, butilo, hexilo, arilo, tales como ésteres de fenilo, ésteres mixtos de alquilo/arilo, y mezclas de los mismos.
[0060] El fosfato orgánico es preferentemente un éster que tiene grupos que contienen de 1 a 10 átomos de carbono, de la forma más preferida grupos alquilo que contienen de 1 a 10 átomos de carbono.
[0061] El uso de fosfatos orgánicos como fuente de fósforo resultó sorprendentemente crucial para obtener partículas pequeñas de fosfato de litio y zirconio con un área superficial BET alta y una densidad compactada baja.
[0062] La mezcla de disolventes usada en el proceso de la invención puede seleccionarse del grupo que consiste en hidrocarburos alifáticos o aromáticos, lineales o cíclicos, saturados o insaturados, ésteres de ácidos carboxílicos, éteres, alcoholes, ácidos carboxílicos, y las mezclas de los mismos.
[0063] La mezcla de disolventes usada en la presente invención contiene menos del 10% en peso de agua, preferentemente menos del 5% en peso de agua, de forma más preferida menos del 3% en peso de agua, de forma incluso más preferida menos del 2% en peso de agua, de forma aún más preferida menos del 1% en peso de agua. El bajo contenido de agua evita la hidrólisis no deseada del carboxilato de zirconio en la solución de precursor metálico.
[0064] El contenido total de metal en la solución de los precursores metálicos es preferentemente del 1% - 30% en peso, de forma más preferida del 2% - 20% en peso, de forma incluso más preferida del 3% - 15% en peso. Por "contenido total de metal" se entiende la proporción en peso total de todos los metales contenidos en los precursores metálicos en la solución de precursores metálicos usada.
[0065] La mezcla de disolventes usada para el proceso de la invención puede contener adicionalmente un agente quelante, es decir, un compuesto capaz de formar dos o más enlaces de coordinación con iones metálicos. Los ejemplos de dichos agentes quelantes son, por ejemplo, diaminas tales como etilendiamina, ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) y compuestos de 1,3-dicarbonilo tales como acetilacetona y acetatos de alquilacetilo. De la forma más preferida se usa acetilacetona como dicho agente quelante.
[0066] Se observó que en presencia de dichos agentes quelantes, algunos precursores metálicos, por ejemplo compuestos de zirconio, muestran mejor solubilidad y ninguna precipitación después de un tiempo de almacenamiento relativamente largo.
[0067] El uso de la combinación especial de los precursores metálicos, la fuente de fósforo y el disolvente en el proceso de la invención permite asegurar una buena solubilidad de todos los precursores y lograr las propiedades de partícula deseadas del fosfato de litio y zirconio resultante, tales como tamaño de partícula pequeño, área superficial BET alta y densidad compactada baja.
[0068] El proceso de la invención puede comprender además una etapa de tratamiento térmico del fosfato de litio y zirconio producido por medio de pirólisis por pulverización a la llama.
[0069] Este tratamiento térmico adicional se lleva a cabo preferentemente a una temperatura de 600 °C - 1300 °C, de forma más preferida a 650 °C - 1250 °C, de forma incluso más preferida a 700 °C - 1200 °C, de forma aún más preferida a 750 °C - 1150 °C.
[0070] El tratamiento térmico según el proceso de la invención permite obtener un fosfato de litio y zirconio tratado térmicamente con propiedades deseables, especialmente la estructura cristalina deseada.
[0071] El proceso de la invención puede comprender una etapa adicional de molienda, preferentemente molienda con bolas del fosfato de litio y zirconio tratado térmicamente.
[0072] La molienda con bolas se lleva a cabo preferentemente con bolas de ZrO<2>, por ejemplo con un diámetro de aproximadamente 0.5 mm en un disolvente apropiado, tal como etanol o isopropanol.
[0073] Uso del fosfato de litio y zirconio en baterías de iones litio
[0074] La invención también proporciona el uso del fosfato de litio y zirconio de acuerdo con la invención en baterías de iones litio, en particular como componente de un electrolito en estado sólido de una batería de iones litio, como aditivo en un electrolito líquido o en forma de gel o como componente de un electrodo de una batería de iones litio. La invención también proporciona una batería de iones litio que contiene el fosfato de litio y zirconio según la invención o el fosfato de litio y zirconio que puede obtenerse mediante el proceso de la invención.
[0075] La batería de iones litio de la invención puede contener un electrodo positivo activo (cátodo), un ánodo, un separador y un electrolito que contiene un compuesto que comprende litio.
[0076] El electrodo positivo (cátodo) de la batería de iones litio incluye normalmente un colector de corriente y una capa de material activo de cátodo formada sobre el colector de corriente.
[0077] El colector de corriente puede ser una lámina de aluminio, una lámina de cobre, una lámina de níquel, una lámina de acero inoxidable, una lámina de titanio, un sustrato polimérico recubierto con un metal conductor, o una combinación de los mismos.
[0078] Los materiales activos de electrodo positivo pueden incluir materiales capaces de intercalar/desintercalar de forma reversible iones litio y son bien conocidos en la técnica. Dichos materiales activos de electrodo positivo pueden incluir óxidos de metales de transición, tales como óxidos mixtos que comprenden Ni, Co, Mn, V u otros metales de transición y, opcionalmente, litio. Los óxidos mixtos de litio-metal de transición utilizados preferentemente como materiales activos de electrodo positivo se seleccionan del grupo que consiste en óxido de litio-cobalto, óxido de litiomanganeso, óxidos de litio-níquel-cobalto, óxidos de litio-níquel-manganeso-cobalto, óxidos de litio-níquel-cobaltoaluminio, óxidos de litio-níquel-manganeso, fosfatos de litio-hierro, óxidos de litio-manganeso o mezclas de los mismos.
[0079] El ánodo de la batería de iones litio puede comprender cualquier material adecuado que se utilice comúnmente en las baterías secundarias de iones litio, capaz de intercalar/desintercalar de forma reversible iones litio. Ejemplos típicos de los mismos son materiales carbonosos que incluyen carbono cristalino tal como grafito natural o artificial en forma de grafito de tipo placa, en escamas, esférico o fibroso; carbono amorfo, tal como carbono blando, carbono duro, carburo de brea mesofásico, coque horneado y similares, o mezclas de los mismos. Además, se pueden usar litio metal, capa de litio o materiales de conversión (por ejemplo, Si o Sn) como materiales activos de ánodo.
[0080] La invención proporciona además un electrodo, tal como un cátodo o ánodo para una batería de iones litio que comprende el fosfato de litio y zirconio de la invención. Específicamente, el fosfato de litio y zirconio de la invención puede ser un dopante o un material de recubrimiento para el electrodo.
[0081] La invención proporciona además un electrolito para una batería de iones litio que comprende el fosfato de litio y zirconio de la invención.
[0082] El electrolito de la batería de iones litio puede estar en forma líquida, de gel o sólida.
[0083] El electrolito líquido de la batería de iones litio puede comprender cualquier disolvente orgánico adecuado que se utilice comúnmente en las baterías de iones litio, tal como carbonato de etileno anhidro (EC), carbonato de dimetilo (DMC), carbonato de propileno, carbonato de metiletilo, carbonato de dietilo, gamma-butirolactona, dimetoxietano, carbonato de fluoroetileno, carbonato de viniletileno, o una mezcla de los mismos.
[0084] Los electrolitos en forma de gel incluyen polímeros gelificados.
[0085] El electrolito sólido de la batería de iones litio puede comprender óxidos, por ejemplo, óxidos, sulfuros, fosfatos o polímeros sólidos de litio metálico.
[0086] El electrolito líquido o en forma de gel polimérico de la batería de iones litio contiene normalmente una sal de litio. Los ejemplos de dichas sales de litio incluyen hexafluorofosfato de litio (LiPF6), bis 2-(trifluorometilsulfonil)imida de litio (LiTFSI), bis(fluorosulfonil)imida de litio (LiFSI), perclorato de litio (LiClO4), tetrafluoroborato de litio (LiBF4), Li<2>SiF<6>, triflato de litio, LiN(SO2CF2CF3)2, nitrato de litio, bis(oxalato)borato de litio, ciclodifluorometano-1,1-bis(sulfonil)imida de litio, ciclohexafluoropropano-1,1-bis(sulfonil)imida de litio y mezclas de los mismos.
[0087] La batería de iones litio, especialmente la que tiene un electrolito líquido o en forma de gel, también puede comprender un separador, que evita el contacto directo entre los dos electrodos, lo que daría lugar a un cortocircuito interno.
[0088] El material del separador puede comprender una resina de poliolefina, una resina de poliolefina fluorada, una resina de poliéster, una resina de poliacrilonitrilo, una resina de celulosa, una tela no tejida o una mezcla de las mismas. Preferentemente, este material comprende una resina de poliolefina tal como un polímero a base de polietileno o polipropileno, una resina fluorada tal como un polímero de poli(fluoruro de vinilideno) o politetrafluoroetileno, una resina de poliéster tal como poli(tereftalato de etileno) y poli(tereftalato de butileno), una resina de poliacrilonitrilo, una resina de celulosa, una tela no tejido o una mezcla de los mismos.
[0089] La batería de iones litio según la invención puede comprender un electrolito líquido, un electrolito en forma de gel o un electrolito sólido. La mezcla líquida de la sal de litio y el disolvente orgánico, que no está curada, polimerizada ni reticulada, se denomina "electrolito líquido" en el contexto de la presente invención. La mezcla en forma de gel o sólida que comprende un compuesto curado, polimerizado o reticulado o sus mezclas, opcionalmente un disolvente, y la sal de litio se denomina "electrolito en forma de gel". Dichos electrolitos en forma de gel pueden prepararse mediante polimerización o reticulación de una mezcla que contiene al menos un compuesto reactivo, es decir, polimerizable o reticulable, y una sal de litio.
[0090] Un tipo especial de batería de iones litio es una batería de litio-polímero, en la que se usa un electrolito polimérico en lugar de un electrolito líquido. El electrolito de una batería en estado sólido similar también puede comprender otros tipos de electrolitos sólidos, tales como electrolitos sólidos sulfídicos, oxídicos o mezclas de los mismos.
[0091] La batería de la invención puede ser una batería de litio metal, tal como Li-aire, litio-azufre (Li-S) y otros tipos de baterías de litio metal.
[0092] Una batería de Li-aire contiene normalmente un cátodo de carbono poroso y un electrolito de tipo orgánico, de vidriocerámica o de polímero-cerámica.
[0093] Una batería de Li-azufre (Li-S) contiene normalmente un cátodo de disulfuro de hierro (FeS<2>), sulfuro de hierro (FeS), sulfuro de cobre (CuS), sulfuro de plomo y sulfuro de cobre (PbS CuS).
[0094] También hay muchos otros tipos conocidos de baterías de litio metal tales como, por ejemplo, litio-selenio (Li-Se), litio-dióxido de manganeso (Li-MnO<2>o Li/Al-MnO<2>), litio-monofluoruro (Li-(CF)x), litio-cloruro de tionilo (Li-SOCL), litio-cloruro de sulfurilo (LLSO<2>CL), litio-dióxido de azufre (Li-SO<2>), litio-yodo (Li-b), litio-cromato de plata (Li-Ag2CrO4), litio-pentóxido de vanadio (LLV<2>O<5>o Li/Al-V<2>Os), litio-cloruro de cobre (Li-CuCb), litio-óxido de cobre (II) (Li-CuO), litio-oxifosfato de cobre (Li-Cu4O(PO4)2) y otros tipos.
[0095] Breve descripción de los dibujos
[0096] La figura 1 es una imagen TEM de partículas de fosfato de litio y zirconio preparadas tal como se describe en el ejemplo comparativo 1.
[0097] La figura 2 es una imagen TEM de partículas de fosfato de litio y zirconio preparadas tal como se describe en el ejemplo comparativo 2.
[0098] La figura 3 es una imagen TEM de partículas de fosfato de litio y zirconio preparadas tal como se describe en el ejemplo 1.
[0099] La figura 4 muestra los patrones XRD de fosfatos de litio y zirconio preparados tal como se describe en los ejemplos 1-2 y en los ejemplos comparativos 1 -2.
[0100] La figura 5 muestra imágenes SEM de NMC recubiertas en seco con partículas de fosfato de litio y zirconio pirógenas (a - imagen de electrones retrodispersados (BSE), b - mapeo EDX de Zr, c - imagen SEM de alta resolución).
[0101] La figura 6 muestra las características de velocidad y el rendimiento de ciclado de NMC sin recubrir y NMC recubierto en seco con partículas de fosfato de litio y zirconio pirógeno en baterías de iones litio con electrolito líquido.
[0102] La figura 7 muestra las curvas de carga y descarga en el ciclo inicial con la corriente de descarga de 0.066 mA (0.035 C) en baterías en estado totalmente sólido basadas en sulfuro con el electrolito sólido de Li6PS5Cl.
[0103] La figura 8 muestra las curvas de carga y descarga en el 4° ciclo con la corriente de descarga de 1.4 mA (0.75 C) en baterías en estado totalmente sólido basadas en sulfuro con el electrolito sólido de LisPSsCl.
[0104] Ejemplos
[0105] Ejemplo comparativo 1
[0106] Se prepararon 6.34 kilogramos de una solución acuosa que contenía 157.8 g de LiNÜ3 (contenido de metal: 4% en peso), 1733 g de Zr(NÜ3)4 (contenido de metal: 6% en peso). Se añadieron gota a gota 1190 gramos de H<3>PO<4>(85% en peso en agua) a la solución de sales metálicas con agitación intensa, dando como resultado la formación de una dispersión que contenía un precipitado blanco. La composición del compuesto así obtenido correspondía a la fórmula LiZr2(PO4)3.
[0107] Se formó un aerosol de 1.5 kg/h de esta dispersión y 15 Nm3/h de aire a través de una boquilla de dos componentes y se pulverizó en una reacción tubular con una llama en combustión. Los gases en combustión de la llama consistieron en 14.3 Nm3/h de hidrógeno y 30 Nm3/h de aire. Adicionalmente, se usaron 25 Nm3/h de aire secundario. Después del reactor, los gases de reacción se enfriaron y se filtraron.
[0108] Las propiedades de las partículas se muestran en la tabla 1, la imagen TEM de las partículas se muestra en la figura 1 y el análisis XRD (figura 4) mostró que la fase principal del producto era el fosfato de zirconio cúbico.
[0109] Ejemplo comparativo 2
[0110] Se prepararon 6.34 kilogramos de una solución etanólica que contenía 157.8 g de LiNO3 (contenido de metal: 4% en peso), 1733 g de Zr(NO3)4 (contenido de metal: 6% en peso). Se añadieron gota a gota 1190 gramos de H<3>PO<4>(85% en peso en agua) a la solución de sales metálicas con agitación intensa, dando como resultado la formación de una dispersión que contenía un precipitado blanco. La composición del compuesto así obtenido correspondía a la fórmula LiZr2(PO4)3.
[0111] Se formó un aerosol de 1.5 kg/h de esta dispersión y 15 Nm3/h de aire a través de una boquilla de dos componentes y se pulverizó en una reacción tubular con una llama en combustión. Los gases en combustión de la llama consistieron en 8.4 Nm3/h de hidrógeno y 30 Nm3/h de aire. Adicionalmente, se usaron 25 Nm3/h de aire secundario. Después del reactor, los gases de reacción se enfriaron y se filtraron.
[0112] Las propiedades de las partículas se muestran en la tabla 1, la imagen TEM de las partículas se muestra en la figura 2 y el análisis XRD (figura 4) mostró que la fase principal del producto era el fosfato de zirconio cúbico.
[0113] Ejemplo comparativo 3
[0114] Se prepararon mediante mezclado 61.4 gramos de una solución que contenía 2.9 g de una solución comercial (Borchers® Deca Lithium2), que contenía el 2% en peso de litio en forma de neodecanoato de litio disuelto en nafta, 50 g de una solución comercial (Octa Solingen® Zirconium 12), que contenía el 11.86% en peso de Zr en forma de etilhexanoato de zirconio disuelto en aguarrás mineral. Se añadieron gota a gota 8.6 gramos de H<3>PO<4>(85% en peso en agua) a la solución de sales metálicas con agitación intensa. Se observó una separación de fases, lo que imposibilitó pulverizar la solución de forma homogénea. No se realizó ningún experimento de pulverización.
[0115] Ejemplo 1
[0116] Se prepararon mediante mezclado 23.75 gramos de una solución que contenía 3370 g de una solución comercial (Borchers® Deca Lithium2), que contenía el 2% en peso de litio en forma de neodecanoato de litio disuelto en nafta, 15 kg de una solución comercial (Octa Solingen® Zirconium 12), que contenía el 11.86% en peso de Zr en forma de etilhexanoato de zirconio disuelto en aguarrás mineral y 5384 g de una solución comercial (Alfa Aesar), que contenía el 16.83% en peso de fósforo en forma de fosfato de trietilo, dando como resultado una solución transparente. Esta solución corresponde a una composición de LiZr2(PO4)3.
[0117] Se formó un aerosol de 1.5 kg/h de esta dispersión y 15 Nm3/h de aire a través de una boquilla de dos componentes y se pulverizó en una reacción tubular con una llama en combustión. Los gases en combustión de la llama consistieron en 8.5 Nm3/h de hidrógeno y 30 Nm3/h de aire. Adicionalmente, se usaron 25 Nm3/h de aire secundario. Después del reactor, los gases de reacción se enfriaron y se filtraron.
[0118] Las propiedades de las partículas se muestran en la tabla 1, la imagen TEM de las partículas se muestra en la figura 3 y el análisis XRD (figura 4) mostró que la fase principal del producto era el fosfato de litio y zirconio romboédrico. Ejemplo 2
[0119] Se prepararon mediante mezclado 6.18 gramos de una solución que contenía 1056 g de una solución comercial (Borchers® Deca Lithium2), que contenía el 2% en peso de litio en forma de neodecanoato de litio disuelto en nafta, 2453 g de una solución comercial (Octa Solingen® Zirconium 12), que contenía el 18.01% en peso de Zr en forma de etilhexanoato de zirconio disuelto en aguarrás mineral y 1408 g de una solución comercial (Alfa Aesar), que contenía el 16.83% en peso de fósforo en forma de fosfato de trietilo, dando como resultado una solución transparente. Se añadió otra solución, que contenía 60.8 g de Ca(NO3)2 *<4>H<2>O, 1200 g de etanol y 1200 g de ácido etilhexanoico con agitación constante hasta que se obtuvo una solución transparente. Esta solución correspondía a una composición de Li1.2Ca0.1Zr1.9(PO4)3.
[0120] Se formó un aerosol de 1.5 kg/h de esta dispersión y 15 Nm3/h de aire a través de una boquilla de dos componentes y se pulverizó en una reacción tubular con una llama en combustión. Los gases en combustión de la llama consistieron en 8.7 Nm3/h de hidrógeno y 30 Nm3/h de aire. Adicionalmente, se usaron 25 Nm3/h de aire secundario. Después del reactor, los gases de reacción se enfriaron y se filtraron.
[0121] Las propiedades de las partículas se muestran en la tabla 1 y el análisis XRD (figura 4) mostró que la fase principal del producto era el fosfato de litio y zirconio romboédrico.
[0122] Las propiedades de partícula de los productos obtenidos resumidos en la tabla 1 muestran que solo el uso de la combinación de la invención de carboxilatos metálicos y fosfato de etilo en una solución que no contiene agua da lugar a fosfatos de litio y zirconio con un área superficial BET relativamente alta (17-44 m2/g frente a 4.3-4.7 m2/g para los ejemplos comparativos), un tamaño de partícula pequeño (76-130 nm frente a aproximadamente 4 pm para los ejemplos comparativos) y una densidad compactada baja (aproximadamente 50 g/l frente a aproximadamente 300 g/l para los ejemplos comparativos).
[0123] Tabla 1 Propiedades del fosfato de litio y zirconio
[0126]
[0128] Análisis de óxidos mixtos de litio-metal de transición recubiertos con fosfato de litio-zirconio (LZP) mediante SEM-EDX
[0129] El polvo de NMC se mezcló en primer lugar con la cantidad respectiva (1.0% en peso) del polvo de LZP pirógeno del ejemplo 1 en un mezclador de laboratorio de alta intensidad (mezclador SOMAKON MP-GL con una unidad de mezclado de 0.5 l) durante 1 min a 500 rpm para mezclar homogéneamente los dos polvos. A continuación, la intensidad del mezclado se aumentó a 2000 rpm durante 5 min para realizar el recubrimiento en seco de las partículas de NMC con polvo de LZP.
[0130] El espesor de la capa de recubrimiento de LZP sobre las partículas de NMC fue de aproximadamente 15-200 nm. La figura 5 muestra imágenes SEM de NMC revestido en seco con LZP (figura 5 a,b,c: LZP pirógeno del ejemplo 1). La comparación de la imagen electrónica de retrodispersión (a) y el mapeo EDX de Zr (b) de NMC recubierto en seco con LZP pirógeno revela una cobertura completa y homogénea de todas las partículas catódicas con LZP pirógeno. No se detectaron aglomerados de LZP más grandes, lo que demuestra que se logró una buena dispersión de partículas de LZP pirógeno nanoestructuradas. Además, no se encontraron partículas de LZP libres no unidas próximas a las partículas catódicas, lo que indica la fuerte adhesión entre el recubrimiento y el sustrato. La imagen SEM de alta resolución (c) muestra una distribución homogénea de LZP pirógeno con un alto grado de cobertura superficial de los materiales activos de cátodo (CAM).
[0131] Ensayos electroquímicos de baterías de iones litio con electrólitos líquidos
[0132] Se prepararon electrodos para mediciones electroquímicas mezclando el 90% en peso de NMC con el 5% en peso de PVDF (Solef PVDF 5130) como aglutinante y el 5% en peso de SUPER PLi (TIMCAL) como aditivo conductor en atmósfera de gas inerte. Se utilizó N-metil-2-pirrolidona (NMP) como disolvente. La suspensión se moldeó sobre papel de aluminio y se secó durante 20 min a 120 °C en una placa de calentamiento al aire. Después, la lámina de electrodos se secó en un horno de vacío a 120 °C durante 2 h. Se perforaron electrodos circulares con un diámetro de 12 mm, se calandraron con una presión de 90 psi y se secaron de nuevo en un horno de vacío a 120 °C durante 12 h para eliminar el agua residual y la NMP. Para los ensayos de ciclo, las celdas se ensamblaron como celdas de botón tipo CR2032 (MTI Corporation) en una caja de guantes rellena con argón (GLOVEBOX SYSTEMTECHNIK GmbH). Se utilizó litio metal (ROCKWOOD LITH<i>U<m>GmbH) como material del ánodo. Se utilizó Celgard 2500 como separador. Se usaron 25 pl de una solución 1 M de LiPF6 en carbonato de etileno y metilcarbonato de etilo (50:50 p/p; Sigma-Aldrich) como electrolito. Las celdas se aseguraron con una crimpadora (MTI).
[0133] Para evaluaciones electroquímicas se realizó un ciclado galvanostático entre 3.0 y 4.3 V. Para el cálculo de las capacidades y las corrientes específicas solo se consideró la masa del material activo. Para las semiceldas de botón durante el ciclado, la velocidad C (tasa C) se aumentó cada cuatro ciclos, comenzando desde 0.1/0.1 (Carga/Descarga) hasta 0.3/0.3. 0.5/0.5. 1.0/1.0. 1.0/2.0 y 1.0/4.0 C. Después, las celdas se ciclaron a 0.5/0.5 C durante el ensayo de estabilidad a largo plazo.
[0134] La figura 6 muestra la influencia de las capas de recubrimiento de LZP sobre el rendimiento de ciclado. El rendimiento de NMC recubierto en seco con LZP pirógeno del ejemplo 1 se compara con el de NMC sin recubrir como referencia. Puede reconocerse fácilmente a partir de los gráficos mostrados que el recubrimiento de LZP pirógeno recubierto en seco mejora significativamente la estabilidad y la vida de ciclo de NMC. El NMC recubierto en seco con LZP pirógeno muestra una mayor capacidad de descarga durante todos los ciclos, el ensayo de velocidad al principio y el ensayo de ciclado a largo plazo. También muestra capacidades de descarga específica inicial más altas que el NMC sin recubrir a 0.1 C.
[0135] Ensayos electroquímicos de baterías de iones litio con baterías en estado totalmente sólido basadas en sulfuro Se prepara un electrodo de material compuesto en polvo mezclando el material activo NCM (AM), nanofibras de carbono (CNF) aditivas de carbono conductoras y electrolito sólido (Li6PSsCl, SE) en la relación de masa de 63:2:35 durante 30 min en un mortero de ágata. Para fabricar una película seca independiente y flexible, el electrodo de polvo preparado anteriormente se mezcló con el 0.3% en peso de politetrafluoroetileno (PTFE, polvo fino polimerizado en emulsión; tamaño de partícula 300-700 pm; punto de reblandecimiento 320-330 °C; peso molecular 107-108 g/mol) en un mortero a 100 °C.
[0136] Después de 1 minuto de mezclado y cizallamiento, se formó una única escama. La escama se colocó sobre una placa caliente y se extendió hasta el espesor deseado (=100 pm). Cada una de las muestras se preparó al menos dos veces para confirmar la reproducibilidad del proceso. Para preparar una película de electrolito independiente, el electrolito sólido se mezcló con el 0.15% en peso de PTFE y se trató de la misma manera que la película de cátodo. Se preparó una celda de ensayo para medir las características básicas del material compuesto del cátodo, tales como los perfiles de potencial de carga/descarga, capacidad de descarga nominal.
[0137] La celda se preparó usando una matriz con un diámetro de 13 mm. La celda de ensayo comprende la carcasa exterior de acero inoxidable con el aislante de teflón. Para una celda típica, el polvo de L^PSsCl de electrolito se esparció uniformemente dentro de la matriz mediante una micro-espátula. A continuación, el polvo se comprimió temporalmente una vez y se compactó formando una pella. El polvo de material compuesto del cátodo se distribuyó homogéneamente a través de la superficie compactada del electrolito en la matriz. A continuación, se comprimió la capa del cátodo. En el lado opuesto de la pila de celdas, se colocó y se comprimió un ánodo de aleación de litioindio. Todos los componentes de la celda se comprimieron de nuevo entre sí y se peletizaron completamente usando una prensa hidráulica (se aplicaron 4 toneladas durante 30 s): 300 MPa.
[0138] Después de la compresión, la pila de celdas se colocó dentro de la carcasa de acero exterior, en la que un tornillo mantiene el contacto eléctrico en la celda. El tornillo se aseguró a 3.0 Nm utilizando un par de torsión preestablecido.
[0139] Todos los procesos mencionados anteriormente se llevaron a cabo en una caja de guantes rellena con Ar (<0.1 ppm de H<2>O y O<2>).
[0141] Los rendimientos de ciclo y de velocidad de la celda se midieron mediante un analizador de batería CTS-Lab (BaSyTec, Alemania). El plan de ensayo de rendimiento de velocidad estándar consiste en 3 corrientes de descarga diferentes que varían de 0.066 mA (0.035 C) a 1.4 mA (0.75 C) mientras que la velocidad de carga se mantiene constante a 0.14 mA (0.075 C) incluyendo una etapa de CV. Los voltajes de corte estándar para el ensayo de ciclo se establecieron en 3.63 V y 1.93 V para carga y descarga, respectivamente.
[0143] La figura 7 muestra la influencia de las capas de recubrimiento de LZP sobre las características de velocidad en la corriente de descarga de 0.066 mA (0.035 C) en el 1er ciclo con diferente cantidad de recubrimiento del 0.5, 1 y 2% en peso de LZP. Las capacidades de descarga de NMC recubierto en seco con LZP pirógeno del ejemplo 1 a 0.066 mA se comparan con las del NMC sin recubrir como referencia. Se puede reconocer fácilmente a partir de los gráficos mostrados que no se observó ninguna mejora significativa en la capacidad de descarga inicial a una velocidad de descarga baja tal como 0.035 C en baterías en estado totalmente sólido basadas en sulfuro.
[0145] La figura 8 muestra la influencia de las capas de recubrimiento de LZP sobre las características de velocidad a la corriente de descarga de 1.4 mA (0.75 C) en el 4° ciclo con diferente cantidad de recubrimiento del 0.5, 1 y 2% en peso de LZP. Las capacidades de descarga de NMC recubierto en seco con LZP pirógeno del ejemplo 1 a 0.75 C se comparan con las del NMC sin recubrir como referencia. Puede reconocerse fácilmente a partir de los gráficos mostrados que el recubrimiento de LZP pirógeno recubierto en seco mejora significativamente las características de velocidad de descarga de NMC. El NMC recubierto en seco con LZP pirógeno muestra una mayor capacidad de descarga a una alta velocidad de descarga tal como 0.75 C en baterías en estado totalmente sólido basadas en sulfuro.

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES
1. Fosfato de litio y zirconio de fórmula general LiaZrbMc(PO4)d,
en la que M es al menos un metal diferente de Li y Zr,
0.5 < a < 5.0, 0.5 < b < 5.0, 0 < c < 5, 1 < d < 5
caracterizado por que el fosfato de litio y zirconio
se encuentra en forma de partículas primarias agregadas,
tiene un área superficial BET de 5 m2/g -100 m2/g,
un diámetro de partícula promedio en número de d50 = 0.03 gm -2 gm, según se determina por dispersión de luz estática (SLS), y
una densidad compactada de 20 g/l - 200 g/l.
2. Proceso para producir fosfato de litio y zirconio según la reivindicación 1,
mediante pirólisis por pulverización a la llama,
caracterizado por que
al menos una solución de precursores metálicos, que comprende
- un carboxilato de litio y un carboxilato de zirconio, en el que cada uno de estos carboxilatos metálicos contiene de 5 a 20 átomos de carbono,
- un fosfato orgánico,
- un disolvente que contiene menos del 10% en peso de agua
se somete a pirólisis por pulverización a la llama.
3. Proceso según la reivindicación 2,
caracterizado por que
la pirólisis por pulverización a la llama comprende las etapas siguientes:
a) la solución de precursores metálicos se atomiza para producir un aerosol por medio de un gas atomizador, b) el aerosol se hace reaccionar en el espacio de reacción del reactor con una llama obtenida por ignición de una mezcla de gas combustible y un gas que contiene oxígeno para obtener una corriente de reacción,
c) la corriente de reacción se enfría y
d) el fosfato de litio y zirconio sólido se retira posteriormente de la corriente de reacción.
4. Proceso según las reivindicaciones 2 o 3,
caracterizado por que
los carboxilatos de litio y zirconio son, independientemente entre sí, carboxilatos seleccionados del grupo que consiste en pentanoato (C5), hexanoato (C6), heptanoato (C7), octanoato (C8), nonanoato (C9), decanoato (D10), undecanoato (C11), dodecanoato (C12), tridecanoato (C13), tetradecanoato (C14), pentadecanoato (C15), hexadecanoato (C16), heptadecanoato (C17), octadecanoato (C18), nonanodecanoato (C19), icosanoato (C20) de litio y/o zirconio lineales, ramificados o cíclicos,, y las mezclas de los mismos.
5. Proceso según las reivindicaciones 2 a 4,
caracterizado por que
el fosfato orgánico se selecciona de ásteres de ácido fosfónico (H<3>PO<3>), ácido ortofosfórico (H<3>PO<4>), ácido metafosfórico (HPO<3>), ácido pirofosfórico (H<4>P<2>O<7>), ácidos polifosfóricos, y mezclas de los mismos.
6. Proceso según las reivindicaciones 2 a 5,
caracterizado por que
el fosfato orgánico se selecciona de éster alquílico, éster arílico, ésteres mixtos alquílicos/arílicos, y mezclas de los mismos.
7. Proceso según las reivindicaciones 2 a 6,
caracterizado por que
el fosfato orgánico es un éster alquílico que tiene grupos alquilo con 1 a 10 átomos de carbono.
8. Proceso según las reivindicaciones 2 a 7,
caracterizado por que
el disolvente se selecciona del grupo que consiste en hidrocarburos alifáticos o aromáticos, lineales o cíclicos, saturados o insaturados, ésteres de ácidos carboxílicos, éteres, alcoholes, ácidos carboxílicos, y las mezclas de los mismos.
9. Proceso según las reivindicaciones 2 a 8,
caracterizado por que
la solución de precursores metálicos comprende un agente quelante seleccionado del grupo que consiste en diaminas y compuestos de 1,3-dicarbonilo.
10. Proceso según las reivindicaciones 2 a 9,
que además comprende el tratamiento térmico del fosfato de litio y zirconio, producido por medio de pirólisis por pulverización a la llama, a una temperatura de 600 °C - 1300 °C.
11. Proceso según la reivindicación 10,
que además comprende la molienda del fosfato de litio y zirconio tratado térmicamente.
12. Uso del fosfato de litio y zirconio según la reivindicación 1 como componente de un electrolito en estado sólido, como aditivo en electrolito líquido o en forma de gel, o como constituyente de un electrodo de una batería de iones litio.
13. Electrodo para una batería de iones litio que comprende fosfato de litio y zirconio según la reivindicación 1.
14. Electrolito para una batería de iones litio que comprende fosfato de litio y zirconio según la reivindicación 1.
15. Batería de iones litio que comprende fosfato de litio y zirconio según la reivindicación 1.
16. Batería de iones litio según la reivindicación 15, que comprende un electrolito líquido o en forma de gel.
17. Batería de iones litio según la reivindicación 15, en la que la batería es una batería en estado sólido.
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