JP5886193B2 - LiFePO4−炭素合成物を製造するための方法 - Google Patents
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Description
M1 aM2 bM3 cOoNnFf (I)
(但し、M1、M2、M3、O、N、F、a、b、c、o、n及びfが、以下の意味を有する:
M1が、少なくとも1種のアルカリ金属であり、
M2が、酸化状態が+2の、少なくとも1種の遷移金属であり、
M3が、S、Se、P、As、Si、Ge及び/又はBから選ばれる、少なくとも1種の非−金属であり、
Oが、酸素であり、
Nが、窒素であり、
Fが、フッ素であり、
aが、0.8〜4.2であり、
bが、0.8〜1.9であり、
cが、0.8〜2.2であり、
oが、1.0〜8.4であり、
nが、0〜2.0であり、及び
fが、0〜2.0であり、
a、b、c、o、n及びfが、式(I)に従う化合物の電気的中性を守るように選ばれる)
に従う少なくとも1種の化合物、及び
炭素を含む粒子を製造するための第1の方法であって、少なくとも以下の工程:
(A)M1を含む少なくとも1種の化合物、酸化状態が少なくとも部分的に+2よりも高いM2を含む少なくとも1種の化合物、任意にM3を含む少なくとも1種の化合物、存在する場合には、Nを含む少なくとも1種の化合物、及び/又は存在する場合には、Fを含む少なくとも1種の化合物、炭素前駆体として、分子量Mが少なくとも50000g/molのグルコースを含む少なくとも1種の多糖、及び少なくとも1種の還元剤を含む、基本的に水性の混合物を準備する工程、
(B)固体粒子を得るために、工程(A)で供給された混合物を乾燥させる工程、
(C)工程(B)で得られた固体粒子を、300〜950℃の温度でか焼する工程、
を含む粒子を製造するための第1の方法によって達成される。
(D)前記一般式(I)に従う少なくとも1種の化合物を、炭素前駆体として分子量Mが少なくとも50000g/molのグルコースを含む少なくとも1種の多糖の水溶液と混合する工程、
(E)固体粒子を得るために、工程(A)で提供された混合物を乾燥させる工程、及び
(F)工程(E)で得られた固体粒子を300〜950℃の温度でか焼する工程、
を含む粒子を製造するための第2の方法によって達成される。
本発明に従う第1の方法によって製造される粒子は、一般式(I)、
M1 aM2 bM3 cOoNnFf (I)
(但し、M1、M2、M3、O、N、F、a、b、c、o、n及びfが、以下の意味を有する:
M1が、少なくとも1種のアルカリ金属であり、
M2が、少なくとも1種の遷移金属であり、
M3が、S、Se、P、As、Si、Ge及び/又はBから選ばれる、少なくとも1種の非−金属であり、
Oが、酸素であり、
Nが、窒素であり、
Fが、フッ素であり、
aが、0.8〜4.2であり、
bが、0.8〜1.9であり、
cが、0.8〜2.2であり、
oが、1.0〜8.4であり、
nが、0〜2.0であり、及び
fが、0〜2.0であり、
a、b、c、o、n及びfが、式(I)に従う化合物の電気的中性を守るように選ばれる)
の少なくとも1種の化合物を含む。一般式(I)で、M1とM2が金属であり、及びM3が上記群から選ばれる非−金属である。酸素(O)の存在に基づき、一般式(I)に従う化合物は、好ましくはサルフェート、フォスフェイト、ヒ酸塩、シリケート、ジャーミネート及び/又はホウ酸塩である。
M1が、Li、及び任意に少なくとも1種の更なるアルカリ金属であり、
M2が、Fe、Mn、Ni及び/又はCo、及び任意に少なくとも1種の更なる遷移金属であり、
M3、P及び任意に、Si及び/又はSから選ばれる、少なくとも1種の更なる非−金属であり、
Oが、酸素であり、
aが、0.8〜1.9、特に好ましくは0.9〜1.1、例えば1.0であり、
bが、0.8〜1.9、特に好ましくは0.9〜1.1、例えば1.0であり、
cが、0.8〜1.9、特に好ましくは0.9〜1.1、例えば1.0であり、
oが、3.0〜5.0、特に好ましくは3.5〜4.5、例えば4.0であり、及び
n、fが、0である。
工程(A)は、
(A)M1を含む少なくとも1種の化合物、酸化状態が少なくとも部分的に+2よりも高いM2を含む少なくとも1種の化合物、任意にM3を含む少なくとも1種の化合物、存在する場合には、Nを含む少なくとも1種の化合物、及び/又は存在する場合には、Fを含む少なくとも1種の化合物、炭素前駆体として、分子量Mが少なくとも50000g/molのグルコースを含む少なくとも1種の多糖、及び少なくとも1種の還元剤を含む、基本的に水性の混合物を準備する工程、
を含む。
本発明に従う方法の工程(B)は、
(B)固体粒子を得るために、工程(A)で提供された混合物を乾燥させる工程、
を含む。
本発明に従う方法の工程(C)は、
(C)工程(B)から得られた固体粒子を、300〜950℃でか焼する工程、
を含む。
(D)上記に定義した一般式(I)に従う少なくとも1種の化合物を、炭素前駆体として分子量Mが少なくとも50000g/molのグルコースを含む少なくとも1種の多糖の水溶液と混合する工程、
(E)固体粒子を得るために、工程(A)で提供された混合物を乾燥させる工程、及び
(F)工程(E)で得られた固体粒子を300〜950℃の温度でか焼する工程、
を含む粒子を製造するために行われる方法である。
M1 aM2 bM3 cOoNnFf (I)
(但し、M1、M2、M3、O、N、F、a、b、c、o、n及びfが、以下の意味を有する:
M1が、少なくとも1種のアルカリ金属であり、
M2が、少なくとも1種の遷移金属であり、
M3が、S、Se、P、As、Si、Ge及び/又はBから選ばれる、少なくとも1種の非−金属であり、
Oが、酸素であり、
Nが、窒素であり、
Fが、フッ素であり、
aが、0.8〜4.2であり、
bが、0.1〜1.9であり、
cが、0.8〜2.2であり、
oが、1.0〜8.4であり、
nが、0〜2.0であり、及び
fが、0〜2.0であり、
a、b、c、o、n及びfが、一般式(I)に従う化合物の電気的中性を守るように選ばれる)
に従う少なくとも1種の化合物を含む。
M1が、Li、及び任意に少なくとも1種の更なるアルカリ金属であり、
M2が、Fe、Mn、Ni及び/又はCo、及び任意に少なくとも1種の更なる遷移金属であり、
M3が、P及び任意に、Si及び/又はSから選ばれる、少なくとも1種の更なる非−金属であり、
Oが、酸素であり、
aが、0.8〜1.9、特に好ましくは0.9〜1.1、例えば1.0であり、
bが、0.8〜1.9、特に好ましくは0.9〜1.1、例えば1.0であり、
cが、0.8〜1.9、特に好ましくは0.9〜1.1、例えば1.0であり、
oが、3.0〜5.0、特に好ましくは3.5〜4.5、例えば4.0であり、及び
n、fが、0である、
を有する。
本発明に従う第2の方法の工程(D)は、
(D)上記に定義した一般式(I)に従う少なくとも1種の化合物を、炭素前駆体として分子量Mが少なくとも50000g/molのグルコースを含む少なくとも1種の多糖の水溶液と混合する工程、
を含む。
本発明に従う第2の方法の工程(E)は、
固体粒子を得るために、工程(D)で得られた混合物を乾燥させる工程、
を含む。
本発明の第2の方法の工程(F)は、
(F)工程(E)で得られた固体粒子を300〜950℃の温度でか焼する工程、
を含む。
ポリエチレンオキシド(PEO)、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル−メチルメタクリレート、スチレン−ブタジエン−コポリマー、テトラフルオロエチレン−ヘクフルオロプロピレン−コポリマー、ポリビニリデンフルオリド−ヘキサフルオロプロピレン−コポリマー(PVdF−HFP)、ペルフルオロアルキル−ビニルエーテル−コポリマー、ビニリデンフルオリド−クロロトリフルオロエチレン−コポリマー、エチレン−クロロフルオロエチレン−コポリマー、エチレン−アクリル酸−コポリマー(ナトリウムイオンを含む、及び含まない)、エチレン−メタクリル酸(ナトリウムイオンを含む、及び含まない)、ポリアミド及びポリイソブテン。
比較例1:炭素前駆体としてのサッカロース
LiOH+FeOOH+H3PO3+H3PO4+サッカロースからのLiFePO4
外部から加熱可能な10L−ガラス−反応器内に、6000mLの水を90℃でN2流下に配置した。N2流カバーを更なる処理の間、維持した。攪拌下に、174.97gのLiOH・H2O(57.49%LiOH、4.2モルLi、Chemetall GmbH、36679 Langenheim)を加え、そして溶解させた。363.23gのα−FeOOH(61.5%Fe、4.0モルFe、CATHAY PIGMENTS(USA)Inc.,4901 Evans Ave.,Valparaiso,IN46383,USA)を加え、黄色の懸濁物が得られた。次に、167.34g(2Mol)のH3PO3(98%、Fa.Acros Organics,2440Geel/Belgium)及び230.58gのH3PO4(85%、2MolP、Fa.Bernd Kraft,47167Duisburg)をゆっくりと加えた。この黄色の懸濁物に、115.41gのサッカロースを加えた。次に、得られた懸濁物を2時間、90℃で攪拌した。懸濁物のpHは、5.7であった。
LiOH+FeOOH+H3PO3+H3PO4+サッカロースからのLiFePO4
外部から加熱可能な10L−ガラス−反応器内に、6000mLの水を90℃でN2流下に配置した。N2流カバーを更なる処理の間、維持した。攪拌下に、174.97gのLiOH・H2O(57.49%LiOH、4.2モルLi、Chemetall GmbH、36679 Langenheim)を加え、そして溶解させた。363.22gのα−FeOOH(61.5%Fe、4.0モルFe、CATHAY PIGMENTS(USA)Inc.,4901 Evans Ave.,Valparaiso,IN46383,USA)を加え、黄色の懸濁物が得られた。次に、167.34g(2Mol)のH3PO3(98%、Fa.Acros Organics,2440Geel/Belgium)及び230.58gのH3PO4(85%、2MolP、Fa.Bernd Kraft,47167Duisburg)をゆっくりと加えた。この黄色の懸濁物に、180.33gのサッカロースを加えた。次に、得られた懸濁物を2時間、90℃で攪拌した。懸濁物のpHは、5.7であった。
LiOH+FeOOH+H3PO3+H3PO4+ラクトースからのLiFePO4
外部から加熱可能な10L−ガラス−反応器内に、6000mLの水を90℃でN2流下に配置した。N2流カバーを更なる処理の間、維持した。攪拌下に、177.72gのLiOH・H2O(56.6%LiOH、4.2モルLi、Chemetall GmbH、36679 Langenheim)を加え、そして溶解させた。354.58gのα−FeOOH(63%Fe、4.0モルFe、CATHAY PIGMENTS(USA)Inc.,4901 Evans Ave.,Valparaiso,IN46383,USA)を加え、黄色の懸濁物が得られた。次に、165.49g(2Mol)のH3PO3(99.1%、Fa.Acros Organics,2440Geel/Belgium)及び230.58gのH3PO4(85%、2MolP、Fa.Bernd Kraft,47167Duisburg)をゆっくりと加えた。この黄色の懸濁物に、136.85gのラクトースを加えた。次に、得られた懸濁物を2時間、90℃で攪拌した。懸濁物のpHは、5.4であった。
LiOH+FeOOH+H3PO3+H3PO4+アミロペクチン+サッカロースからのLiFePO4
外部から加熱可能な10L−ガラス−反応器内に、6000mLの水を90℃でN2流下に配置した。N2流カバーを更なる処理の間、維持した。攪拌下に、177.72gのLiOH・H2O(56.6%LiOH、4.2モルLi、Chemetall GmbH、36679 Langenheim)を加え、そして溶解させた。354.58gのα−FeOOH(63%Fe、4.0モルFe、CATHAY PIGMENTS(USA)Inc.,4901 Evans Ave.,Valparaiso,IN46383,USA)を加え、黄色の懸濁物が得られた。次に、165.49g(2Mol)のH3PO3(98%、Fa.Acros Organics,2440Geel/Belgium)及び230.58gのH3PO4(85%、2MolP、Fa.Bernd Kraft,47167Duisburg)をゆっくりと加えた。この黄色の懸濁物に、230.58gのアミロペクチン(Prevalent EH92−527−1、BASF SE)、及び106.80gのサックロースを加えた。次に、得られた懸濁物を2時間、90℃で攪拌した。懸濁物のpHは、5.4であった。
LiOH+FeOOH+H3PO3+H3PO4+アミロペクチン+サッカロースからのLiFePO4
外部から加熱可能な10L−ガラス−反応器内に、6000mLの水を90℃でN2流下に配置した。N2流カバーを更なる処理の間、維持した。攪拌下に、168.18gのLiOH・H2O(58.1%LiOH、4.08モルLi、Chemetall GmbH、36679 Langenheim)を加え、そして溶解させた。354.58gのα−FeOOH(63%Fe、4.0モルFe、CATHAY PIGMENTS(USA)Inc.,4901 Evans Ave.,Valparaiso,IN46383,USA)を加え、黄色の懸濁物が得られた。次に、165.49g(2Mol)のH3PO3(98%、Fa.Acros Organics,2440Geel/Belgium)及び230.58gのH3PO4(85%、2MolP、Fa.Bernd Kraft,47167Duisburg)をゆっくりと加えた。この黄色の懸濁物に、70.00gのアミロペクチン(Prevalent EH92−527−1、BASF SE)、及び65.00gのサックロースを加えた。次に、得られた懸濁物を2時間、90℃で攪拌した。懸濁物のpHは、5.4であった。
LiOH+FeOOH+H3PO3+H3PO4+アミロペクチン+サッカロースからのLiFePO4
外部から加熱可能な10L−ガラス−反応器内に、6000mLの水を90℃でN2流下に配置した。N2流カバーを更なる処理の間、維持した。攪拌下に、168.18gのLiOH・H2O(58.1%LiOH、4.08モルLi、Chemetall GmbH、36679 Langenheim)を加え、そして溶解させた。354.58gのα−FeOOH(63%Fe、4.0モルFe、CATHAY PIGMENTS(USA)Inc.,4901 Evans Ave.,Valparaiso,IN46383,USA)を加え、黄色の懸濁物が得られた。次に、165.49g(2Mol)のH3PO3(98%、Fa.Acros Organics,2440Geel/Belgium)及び230.58gのH3PO4(85%、2MolP、Fa.Bernd Kraft,47167Duisburg)をゆっくりと加えた。この黄色の懸濁物に、112.00gのアミロペクチン(Prevalent EH92−527−1、BASF SE)、及び51.20gのサックロースを加えた。次に、得られた懸濁物を2時間、90℃で攪拌した。懸濁物のpHは、5.4であった。
LiOH+FeOOH+H3PO3+H3PO4+アミロペクチンからのLiFePO4
外部から加熱可能な10L−ガラス−反応器内に、6000mLの水を90℃でN2流下に配置した。N2流カバーを更なる処理の間、維持した。攪拌下に、174.97gのLiOH・H2O(57.49%LiOH、4.2モルLi、Chemetall GmbH、36679 Langenheim)を加え、そして溶解させた。363.23gのα−FeOOH(61.5%Fe、4.0モルFe、CATHAY PIGMENTS(USA)Inc.,4901 Evans Ave.,Valparaiso,IN46383,USA)を加え、黄色の懸濁物が得られた。次に、167.34g(2Mol)のH3PO3(98%、Fa.Acros Organics,2440Geel/Belgium)及び230.58gのH3PO4(85%、2MolP、Fa.Bernd Kraft,47167Duisburg)をゆっくりと加えた。この黄色の懸濁物に、180.33gのアミロペクチン(Prevalent EH92−527−1、BASF SE)を加えた。次に、得られた懸濁物を2時間、90℃で攪拌した。懸濁物のpHは、5.6であった。
Claims (10)
- 一般式(I)
M1 aM2 bM3 cOoNnFf (I)
(但し、M1、M2、M3、O、N、F、a、b、c、o、n及びfが、以下の意味を有する:
M1が、少なくとも1種のアルカリ金属であり、
M2が、酸化状態が+2の、少なくとも1種の遷移金属であり、
M3が、S、Se、P、As、Si、Ge及び/又はBから選ばれる、少なくとも1種の非−金属であり、
Oが、酸素であり、
Nが、窒素であり、
Fが、フッ素であり、
aが、0.8〜4.2であり、
bが、0.8〜1.9であり、
cが、0.8〜2.2であり、
oが、1.0〜8.4であり、
nが、0〜2.0であり、及び
fが、0〜2.0であり、
a、b、c、o、n及びfが、一般式(I)に従う化合物の電気的中性を守るように選ばれる)
に従う少なくとも1種の化合物、及び
炭素を含む粒子を製造するための方法であって、少なくとも以下の工程:
(A)M1を含む少なくとも1種の化合物、酸化状態が少なくとも部分的に+2よりも高いM2を含む少なくとも1種の化合物、任意にM3を含む少なくとも1種の化合物、存在する場合には、Nを含む少なくとも1種の化合物、及び/又は存在する場合には、Fを含む少なくとも1種の化合物、さらに炭素前駆体として、分子量Mが少なくとも50000g/molのグルコースを含む少なくとも1種の多糖、少なくとも1種の還元剤及び少なくとも1種の単−及び/又は二糖を含む、基本的に水性の混合物を準備する工程、
(B)固体粒子を得るために、工程(A)で供給された混合物を乾燥させる工程、
(C)工程(B)で得られた固体粒子を、300〜950℃の温度でか焼する工程、
を含み、且つ
工程(A)の、少なくとも1種の還元剤が、ヒドラジン又はこの誘導体、ヒドロキシルアミン、又はこの誘導体、還元糖、アルコール、アスコルビン酸、及び酸化が容易な二重結合を含む化合物、酸化状態が+3のリン原子を含む化合物、及びこれらの混合物から成る群から選ばれる、粒子を製造するための方法において、
グルコースを含む少なくとも1種の多糖が、少なくとも1種の単−及び/又は二糖と組み合わせて、それぞれ少なくとも1種の多糖及び少なくとも1種の単−及び/又は二糖の全混合物に対して40〜85質量%の量で存在することを特徴とする粒子を製造するための方法。 - 一般式(I)
M1 aM2 bM3 cOoNnFf (I)
(但し、M1、M2、M3、O、N、F、a、b、c、o、n及びfが、以下の意味を有する:
M1が、少なくとも1種のアルカリ金属であり、
M2が、酸化状態が+2の、少なくとも1種の遷移金属であり、
M3が、S、Se、P、As、Si、Ge及び/又はBから選ばれる、少なくとも1種の非−金属であり、
Oが、酸素であり、
Nが、窒素であり、
Fが、フッ素であり、
aが、0.8〜4.2であり、
bが、0.8〜1.9であり、
cが、0.8〜2.2であり、
oが、1.0〜8.4であり、
nが、0〜2.0であり、及び
fが、0〜2.0であり、
a、b、c、o、n及びfが、一般式(I)に従う化合物の電気的中性を守るように選ばれる)
に従う少なくとも1種の化合物、及び
炭素を含む粒子を製造するための方法であって、少なくとも以下の工程:
(A)M1を含む少なくとも1種の化合物、酸化状態が少なくとも部分的に+2よりも高いM2を含む少なくとも1種の化合物、任意にM3を含む少なくとも1種の化合物、存在する場合には、Nを含む少なくとも1種の化合物、及び/又は存在する場合には、Fを含む少なくとも1種の化合物、さらに炭素前駆体として、分子量Mが少なくとも50000g/molのグルコースを含む少なくとも1種の多糖、少なくとも1種の還元剤及び少なくとも1種の単−及び/又は二糖を含む、基本的に水性の混合物を準備する工程、
(B)固体粒子を得るために、工程(A)で供給された混合物を乾燥させる工程、
(C)工程(B)で得られた固体粒子を、300〜950℃の温度でか焼する工程、
を含み、且つ
工程(A)の、少なくとも1種の還元剤が、ヒドラジン又はこの誘導体、ヒドロキシルアミン、又はこの誘導体、還元糖、アルコール、アスコルビン酸、及び酸化が容易な二重結合を含む化合物、酸化状態が+3のリン原子を含む化合物、及びこれらの混合物から成る群から選ばれる、粒子を製造するための方法において、
M 2 を含む少なくとも1種の化合物が、FeOOHであることを特徴とする粒子を製造するための方法。 - 一般式(I)中で、M1、M2、M3、O、a、b、c、及びoが、以下の意味:
M1が、Li、及び任意に少なくとも1種の更なるアルカリ金属であり、
M2が、Fe、Mn、Ni及び/又はCo、及び任意に少なくとも1種の更なる遷移金属であり、
M3が、P及び任意に、Si及び/又はSから選ばれる、少なくとも1種の更なる非−金属であり、
Oが、酸素であり、
aが、0.8〜1.9であり、
bが、0.8〜1.9であり、
cが、0.8〜1.9であり、
oが、3.0〜5.0であり、及び
n、fが、0である、
を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 一般式(I)中で、M 1 、M 3 、O、a、b、c、及びoが、以下の意味:
M 1 が、Li、及び任意に少なくとも1種の更なるアルカリ金属であり、
M 3 が、P及び任意に、Si及び/又はSから選ばれる、少なくとも1種の更なる非−金属であり、
Oが、酸素であり、
aが、0.8〜1.9であり、
bが、0.8〜1.9であり、
cが、0.8〜1.9であり、
oが、3.0〜5.0であり、及び
n、fが、0である、
を有することを特徴とする請求項2に記載の方法。 - 一般式(I)に従う化合物が、LiFePO4であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。
- 少なくとも1種の還元剤が、水溶性であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1種の還元剤が、H3PO3、(NH4)H2PO3、及び/又は(NH4)2HPO3であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1種の還元剤が、H3PO3であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- グルコースを含む少なくとも1種の多糖が、アミロペクチンであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 工程(B)での乾燥が、スプレー乾燥によって行われることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
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