[发明专利]制备碱金属和过渡金属氟硫酸盐的方法

权利要求书

1.制备由化合物的颗粒组成的材料的方法，所述化合物具有羟磷锂铁石型结构，对应于式(A_1-aA’_a)_x(Z_1-bZ’_b)_z(SO₄)_sF_f(I)，其中A表示Li或Na；A’表示空位或至少一种掺杂元素；Z表示至少一种选自Fe、Co和Ni的3d元素；Z’表示空位或至少一种掺杂元素；选择下标a、b、x、z、s和f从而确保所述化合物的电中性，并且a≥0，b≥0，x≥0，z＞0，s＞0，f＞0；并且掺杂剂A和Z’各自的数值“a”和“b”足以保持羟磷锂铁石型结构，所述方法包括：

-步骤1，制备前驱体混合物，其含有一种或多种元素Z的水合硫酸盐、一种或多种元素A的氟化物，在a＞0时，一种或多种元素Z’的前驱体以及在b＞0时，一种或多种元素A’的前驱体；

-步骤2，使步骤1所得混合物与固体基质接触；

-步骤3，将步骤2结束时得到的混合物调节至步骤1中混合前驱体的反应温度，并且保持所述温度直到反应结束；

-步骤4，除去所述固体基质；

所述方法的特征在于，所述固体基质是在室温下为固体的聚合物，其熔点低于所述前驱体的反应温度，并且至少在不超过前驱体反应温度条件下是稳定的，所述聚合物可溶于有机溶剂中。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于：所述反应基质聚合物是聚乙二醇(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)、聚苯乙烯(PS)或聚(甲基丙烯酸甲酯)PMMA。

3.权利要求1所述的方法，其特征在于：A’是掺杂元素，其选自不同于A的碱金属、碱土金属和3d金属，并且a＜0.25。

4.权利要求1所述的方法，其特征在于：Z’是掺杂元素，其选自以至少一种氧化态形式存在的碱金属、Mn、Mg、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Zn、Al、Ga、Sn、Zr、Nb和Ta，并且b＜0.25。

5.权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述方法的步骤1中，所述前驱体以化学计量量使用，或者碱金属氟化物A是过量的。

6.权利要求1所述的方法，其特征在于：相对于“前驱体+聚合物基质”的总重量，步骤2结束时得到的混合物中的前驱体含量为10-50wt％。

7.权利要求1所述的方法，其特征在于：向步骤1的混合物中引入A’的前驱体，所述A’的前驱体选自阴离子是F^-、SO₄^2-或F之外的卤素离子的化合物。

8.权利要求1所述的方法，其特征在于：向步骤1的混合物中引入氟化物，所述氟化物选自铵、咪唑或吡啶的氟化物。

9.权利要求1所述的方法，其特征在于：Z的前驱体是化合物ZSO₄.H₂O，或者这些化合物的固体溶液，其中Z是Fe、Co、Ni。

10.权利要求1所述的方法，其特征在于：向步骤1的混合物中引入A’的前驱体，其选自A’的硫酸盐和A’的卤化物。

11.权利要求1所述的方法，其特征在于：向步骤1的混合物中引入Z’的前驱体，其选自Z’的硫酸盐和Z’的卤化物。

12.权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中的混合物含有SO₄^2-阴离子的前驱体，其选自酸H₂SO₄及其铵、胺、咪唑或吡啶盐。

13.权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3包括在30℃至160℃的温度下熔化反应基质聚合物的第一阶段，以及在230℃至300℃的温度下使化合物(I)的前驱体反应的第二步骤。

14.权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3在大气压力下，在惰性气氛中进行。