專利名稱：：具有增強(qiáng)性離子傳輸特性的電極材料的制作方法具有增強(qiáng)性離子#11#性的電極材料相關(guān)申請0001本申請要求2005年2月3日提交的美國臨時專利申請序列號第60/649,501號的優(yōu)先權(quán)，該申請的名稱為"具有增強(qiáng)性離子傳輸特性的電豐及禾才半斗(ElectrodeMaterialwithEnhancedIonicTransportProperties)"。發(fā)明領(lǐng)域0002本發(fā)明一般關(guān)于材料和用于合成這些材料的方法。更具體地，本發(fā)明關(guān)于合成包含金屬磷酸鹽相的特定材料的方法。更具體地，本發(fā)明關(guān)于金屬磷酸鹽材料的合成方法，所述材料對于鋰離子有增強(qiáng)的傳導(dǎo)率；以及關(guān)于這些材料與由這些材料制作的電極和其它設(shè)備。
背景技術(shù)：
：0003人們發(fā)現(xiàn)鋰化過渡金屬磷酸鹽(Lithiatedtransitionmetalphosphates)比如LiFeP04(包含各種摻雜和改性的形式或變體)作為鋰電池的陰極材料的用途不斷增長。操作中，穿過這些材料傳輸電子和鋰離子。在鋰電池系統(tǒng)中，穿過這些材料的鋰傳輸是影響其性能的顯著因素。由此，包含這些材料的設(shè)備的效率依賴于(除了其它因素)它們的鋰離子傳輸特性。出于這個原因，本
技術(shù)領(lǐng)域：
一直在尋求提高在這些材料中鋰的傳輸。0004如在下文將說明的，本發(fā)明提供了基于鋰化金屬磷酸鹽的電子材料，所述鋰化金屬磷酸鹽材料將良好的電子傳導(dǎo)率和高離子傳導(dǎo)率結(jié)合起來。在本發(fā)明的某種實施方式中，所述材料是至少兩種相的復(fù)合物。本發(fā)明的材料合成起來簡單經(jīng)濟(jì)，是具有高功率能力的鋰電池的理想陰極。
發(fā)明內(nèi)容0005這里公開了一種用作鋰電池電極的材料的合成方法。該方法包括提供初始混合物，其包含鋰、金屬、磷酸鹽離子和添加劑，與不含添加劑制備的材料相比，本方法制備的材料中鋰離子傳輸?shù)玫皆鰪?qiáng)。混合物在還原環(huán)境中加熱，以制成包含LixMP04的材料，其中M是所述金屬，x在從0到大約l的范圍。在一些特定示例中，x可以高達(dá)1.05，為了本公開的目的，這些非化學(xué)計量值可以理解為在"大約l"定義的范圍內(nèi)。在特定示例中，添加劑從V、Nb、Mo、C及其組合物中選擇。在一些示例中，添加劑促進(jìn)磷酸鹽離子的還原。在其它示例中，添加劑促進(jìn)含碳種類物質(zhì)的還原，以產(chǎn)生自由碳。在其它示例中，添加劑替代材料中金屬的一部分。在其它示例中，添加劑可替代一部分磷。0006在又其它示例中，添加劑可當(dāng)作成核劑，其促進(jìn)材料中至少一種成分的增長。在又另一示例中，添加劑可促進(jìn)初始混合物中含碳種類的還原，以產(chǎn)生自由碳，該自由碳是至少部分spZ健合的。在又另一示例中，添加劑用于對材料的晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，由此相對通過未改性晶格的鋰離子傳輸，通過改性后晶格的鋰離子傳輸?shù)玫皆鰪?qiáng)。0007在一些示例中，材料是兩相材料，其包含由LixMP04組成的第一相和第二相。第二相的離子傳導(dǎo)率可以比第一相高。在特定示例中，第二相包含氧，并且氧與磷的原子比小于4:1。在某個實施例中，第一相包括80-95摩爾百分比的復(fù)合材料，而第二相包括5-20摩爾百分比。0008在一些示例中，金屬M最初以第一氧化態(tài)存在于初始混合物中，當(dāng)混合物在還原環(huán)境中加熱，至少一部分金屬從第一氧化態(tài)還原到低于第一氧化態(tài)的第二氧化態(tài)。在一些示例中，還原環(huán)境可包括氣態(tài)還原環(huán)境，而在其它示例中，還原環(huán)境可由固態(tài)或液態(tài)還原劑的包含物提供。加熱可在300-750。C的溫度范圍內(nèi)實施，在特定示例中，加熱可在650-700。C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。0009此處還公開了按本發(fā)明工藝方法制作的材料。在一個示例中，本發(fā)明的材料特征在于當(dāng)它們并入鋰電池的陰極，材料的鋰離子傳導(dǎo)率在10"S/cm至lJ5xl()4s/cm的范圍內(nèi)。該材料特征進(jìn)一步在于，當(dāng)其并入鋰離子電池的陰極，電子傳導(dǎo)率在l(^S/cm到104s/cm的范圍內(nèi)。此處還公開的是由本發(fā)明材料制作的電極，及包含這些電極的鋰電池。0010圖l從容量對充電/放電循環(huán)次數(shù)的角度說明了本發(fā)明材料和與其相當(dāng)材料的比值性能。具體實施方式0011合成鋰化金屬磷酸鹽材料的現(xiàn)有技術(shù)方法一般依賴于前體材料的化學(xué)反應(yīng)，這種化學(xué)反應(yīng)典型地在高溫進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明人通過在還原條件下使前體材料反應(yīng)已經(jīng)合成鋰化金屬磷酸鹽化合物，典型地，其中金屬成分從較高氧化態(tài)還原到較低氧化態(tài)；通過這樣做，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)材料相比，由這種方式所制成的材料作為鋰電池的陰極材料有顯著改進(jìn)的性能特性。在特定示例中，金屬和磷酸鹽同存在于初始混合物的一種成分中。例如，當(dāng)金屬是鐵，初始混合物可包含F(xiàn)eP04，其中鐵以+3價態(tài)存在。隨合成反應(yīng)繼續(xù)，所述鐵被還原到+2價態(tài)。通過這樣過程制成的材料表現(xiàn)良好的電子和離子傳導(dǎo)率，并被認(rèn)為這部分歸因于這樣的事實金屬和磷酸鹽離子最初在初始混合物中緊密接近。使鐵和磷緊密接近縮短了處理時間并降低了溫度，因為需要較少的固態(tài)擴(kuò)散。0012根據(jù)本發(fā)明的方法，與不含添加劑其余條件同等而制備的材料相比，初始混合物包含添加劑，使如此制成的材料中的鋰離子傳導(dǎo)率增強(qiáng)。添加劑可包括有+5價氧化態(tài)的一種或一種以上金屬。并且在特定示例中，金屬沒有+6價氧化態(tài)。釩是一種特定優(yōu)選添加劑金屬，而鈮是另一種。在一些示例中，碳作為添加劑，且此碳可從某一源中獲得，碳源比如是在材料的制備過程中還原的聚合物或其它有機(jī)化合物。在特定示例中，一種添加劑比如上述的金屬，可以增強(qiáng)或引起另一種添加劑比如碳的活性。如在下面將要詳細(xì)描述的，添加劑可以以各種模式起作用，以增強(qiáng)所述金屬的離子傳導(dǎo)率；在一些示例中，添加劑還可起到增強(qiáng)材料的電子傳導(dǎo)率的作用。0013據(jù)調(diào)查，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在特定示例中，按本發(fā)明的還原劑、合成方法制成了兩相材料。所述材料經(jīng)過電子顯微鏡和EDX分析，發(fā)現(xiàn)所制成的材料包含第一相和第二相，其中第一相包含具有非常良好的離子傳導(dǎo)率的鋰化金屬磷酸鹽，第二相的電子傳導(dǎo)率大于第一相的電子傳導(dǎo)率。在一些示例中，第二相是至少包含金屬和磷的物質(zhì)，還可能包含氧的堿式磷酸鹽能級。在某些示例中，第二相還有良好的離子傳導(dǎo)率。在特定材料中，第一相通式為LyVIP04，其中M是金屬比如鐵，x小于或約等于l;第二相是金屬磷酸鹽的還原形式。例如，當(dāng)金屬是鐵時，第二相包含F(xiàn)e2P207、FeP、Fe2P和Fe3P中的一種或一種以上。0014如上所述，包含相對少量添加劑可增強(qiáng)得到的陰極材料的性能，其大概是通過增強(qiáng)材料的鋰離子傳輸特性實現(xiàn)的。此效果可能表現(xiàn)為體材料中離子傳導(dǎo)率的提高，和/或體材料粒子之間離子傳輸?shù)脑鰪?qiáng)?？杉尤胩砑觿┳鳛閾诫s劑、改性劑或類似物成為材料的附加成分，在這樣的示例中，上述給出材料的通式可理解為也代表通式為LixM,-yAyP04的材料，其中A是添加劑，y小于l，M和x如上面描述。在其它示例中，添加劑可能不直接加入到材料中，可起到催化劑或改變材料的物理和/或化學(xué)環(huán)境的其它種類的作用。在添加劑中，可這樣使用的是釩，典型地釩以V20s的形式包含在初始混合物中。鈮及其化合物也可類似地使用。其它添加劑包含比如鉬的其他金屬，和碳。添加劑可直接影響材料中鋰離子傳導(dǎo)率；或可作為稀釋劑(flux)增強(qiáng)鋰的分散。添加劑還可增強(qiáng)另一種類比如碳、金屬或類似物的形成，并且該種類可以起到添加劑的作用，以便直接地或通過促進(jìn)有高鋰容量的相或種類的形成來增強(qiáng)所制成的陰極材料的性能。例如，碳可以通過在反應(yīng)混合物中存在的有機(jī)分子的還原產(chǎn)生，并且此碳可作為直接傳導(dǎo)率增加者和/或作為增強(qiáng)材料的添加劑，所述添加劑可影響碳的數(shù)量和/或性質(zhì)。同樣的，添加劑可作為促進(jìn)優(yōu)選相或種類生長的成核劑。在其它示例中，添加劑將促進(jìn)材料中粒子表面狀態(tài)的形成，所述表面狀態(tài)促進(jìn)內(nèi)部粒子一離子的傳輸。0015添加劑可在材料中起到各種作用。它可如上面討論的作為催化劑促進(jìn)結(jié)果材料中磷酸鹽或其它種類的還原。在其它示例中，添加劑可作為摻雜劑。例如，添加劑比如釩可替代材料中磷的一些部分，在這方面，它可以增強(qiáng)材料中的離子傳導(dǎo)率。添加劑還可以替代橄欖石結(jié)構(gòu)中鐵的一些部分，由此通過比如空位跳躍、局部電子密度改性、更大隧道的形成等類似的效應(yīng)來增強(qiáng)材料中離子的傳輸。添加劑還可以通過摻雜或通過空間排列(steric)和/或電子效應(yīng)來修改材料的晶格結(jié)構(gòu)；此經(jīng)修改的晶格可以有改進(jìn)的離子傳導(dǎo)率。這樣，添加劑可有不同的和交疊的功能，可作為形成這些有益結(jié)構(gòu)的摻雜劑和/或催化劑。因此，添加劑在增強(qiáng)鋰離子容量和傳輸方面的作用應(yīng)該作寬泛的解釋。0016根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所提供的方法用于制備包含碳的材料，其中電子態(tài)、形態(tài)和/或材料中碳的排列被最優(yōu)化，以提供具有增強(qiáng)的電子和離子傳輸特性的陰極材料。已知碳具有良導(dǎo)電率；甚至相對小數(shù)量碳的存在都可增強(qiáng)本發(fā)明實踐中使用的材料類型的導(dǎo)電率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于本發(fā)明的材料，s^配位碳的電子和鋰離子傳輸性能好于spS配位碳的相應(yīng)特性。雖然不希望受推測所束縛，相信本發(fā)明方法的使用與現(xiàn)有技術(shù)的其它工藝相比，提供了具有增大濃度的叩2碳的材料。例如，添加劑的存在和/或還原步驟增加了優(yōu)選叩2碳的數(shù)量和/或改進(jìn)其分布。結(jié)果，得到更高離子和電子傳導(dǎo)率。0017另外，本發(fā)明的方法最優(yōu)化粒子大小、形狀和/或碳的分布，以在最小化對離子傳輸抑制的同時最大化其效應(yīng)。來自反應(yīng)前體的密切混合的混合物的碳原位生成促進(jìn)了離子化活性材料的粒子之上或之間的非常小的粒子和/或薄膜碳的分布。這些小尺寸的碳團(tuán)在離子化非活性粒子之間建立良好的電接觸，同時最小化其間的離子傳輸?shù)娜魏巫璧K。0018因此，根據(jù)本發(fā)明的特定方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的步驟包含加入添加劑、碾磨和混合的一種或一種以上，并在還原條件下反應(yīng)以最優(yōu)化包含在本發(fā)明的材料中的碳的電子和物理性能。以這種方式，對于它們作為電化學(xué)材料的用途(特別是鋰電池陰極材料)而言，本發(fā)明材料的電子傳導(dǎo)率和離子存儲和傳輸特性得以最優(yōu)化。0019本發(fā)明的兩相材料的一組實施例中，第一相包括大約80-95摩爾百分比的復(fù)合材料，第二相包含大約5-20摩爾百分比的復(fù)合材料。在材料的特定基團(tuán)中，第一相包括85-90摩爾百分比的材料，第二相包括10-15摩爾百分比的材料。得到的復(fù)合材料中添加劑材料的典型濃度通常相當(dāng)?shù)?，典型地在總材料?.1-5原子百分比的范圍內(nèi)。EDX分析表示金屬(比如釩或其他殘留添加劑)的濃度在第二相分界面內(nèi)和附近比較高，其表明添加劑材料在第二相的形成中是活躍的。如果可能，同樣地，添加劑可作為第二相生長的成核或形核點。0020在本發(fā)明材料合成典型步驟中，制備一種初始混合物，其包含鋰、比如鐵的金屬、磷酸鹽離子源和添加劑。此混合物典型地通過在比如球磨機(jī)、超微磨碎機(jī)、研缽或類似器械中研磨而混合在一起，之后得到的混合物在還原環(huán)境中被加熱。在一些示例中，研磨過程可能將有機(jī)化合物引入到反應(yīng)混合物中，例如來自溶劑或者來自進(jìn)行碾磨的容器的有機(jī)化合物。來自此源的碳對于本發(fā)明材料的形成具有有益的作用。在其它示例中，含碳化合物可在反應(yīng)之前被特別地引入到混合物中。一種這樣的碳源是聚乙烯醇(PVA)。典型的還原環(huán)境可包括包含氫、氨、碳?xì)浠衔锖鸵谎趸贾幸环N或一種以上氣體的氣態(tài)環(huán)境；一般地，通過利用任一種氣體可獲得均等的結(jié)果。在其它示例中，可通過在混合物中包含固體或液體還原劑來創(chuàng)建還原環(huán)境。0021在一組合成物或合成物基團(tuán)中，鋰源是鋰鹽比如碳酸鋰。鐵和磷酸鹽離子可通過利用材料比如磷酸鐵提供，所述材料后續(xù)還原為亞鐵化合物。如上面描述的，釩是一種特定的添加劑材料，可以以V20s的形式利用。如上面描述的，碳，特別是還原合成過程中產(chǎn)生的碳，對本發(fā)明材料的形成具有有益的作用。因此，可以直接地或作為制備過程的產(chǎn)物將少量的有機(jī)材料添加到反應(yīng)混合物中。此反應(yīng)混合物在大氣壓力下，在上面提到的還原環(huán)境被加熱到大約550-600。C持續(xù)1.5到2.0小時。還原反應(yīng)之后，典型地在惰性氣氛下將材料冷卻到室溫。由此制成的材料在用于鋰電池的陰極時有極好的性能特性。0022在一種特定程序中，制備第一材料的初始混合物包括Li2C03，0.02M(1,4780g)和FeP04x2H20,0.04M(7.0031g，其中Fe含量為31.9%)。制備第二材料的混合物包括Li2CO3,0.02M(1.4780g);FeP04x2H20,0.95x0.04M(6.6530g，其中Fe含量為31.9。/o)禾卩V20s,0.05x0.02M(0.1819g)。每種混合物在丙酮中用2mm和5mm的YSZ球球磨96小時。丙酮漿從瓶中排出并在空氣中干燥。之后用研缽和杵研磨粉末并轉(zhuǎn)移到石英舟(quartzboats)中，用于溫度被編程了的還原反應(yīng)。0023在反應(yīng)中，混合物在以1.26/分鐘流速的氫氣氛中加熱，其根據(jù)下面的進(jìn)程安排RT—350°C，2小時；350°C—350。C,2小時；350°C—600°C，3小時；600°C—600°C，1.5小時。之后，樣品被冷卻到100。C并在CVHe氣氛中鈍化。0024在無釩樣品中，粒子大小范圍在50mn到若干微米，且微米大小粒子有納米大小粒子的特性。兩個200nm大小粒子的EDX分析顯示Fe:P:O的原子百分比是29.4:28:42.6和25.8:28.5:45.7,其表示存在磷酸鹽和部分還原的磷酸鹽。微米大小須晶結(jié)構(gòu)的EDX分析顯示Fe:P:O的原子百分比是49.1:48.9:2.0，這表示存在FeP。微米大小須晶上一點(onespot)的EDX分析顯示具有原子百分比為11.6的Na峰值。不同點上的所有其他EDX分析顯示Fe:P的比例約為l，0的原子百分比為1.6到49.5，這表示存在磷酸鹽、部分還原的磷酸鹽和FeP，但沒有表明有Fe2PorFe3P。0025包含V材料的相似分析顯示粒子大小范圍在50nm到若干微米，且在微米大小的粒子上有納米尺寸的特征。一個150nm粒子的EDX分析顯示Fe:P:0:V的原子百分比是2.68:25丄47.2:1.0，其表示存在磷酸鹽和部分還原的磷酸鹽。30nm粒子的EDX分析顯示Fe:P:O:V的原子百分比是59.4:33.9:3.9:2.9，這表示Fe2P的形成有V存在。150nm長須晶的EDX分析顯示Fe:P:0:V的原子百分比是68.8:30.5:0.6:0.1，這表示Fe2P和Fe3P的形成而沒有V存在。三種不同大小的須晶的EDX分析顯示存在Fe2P。圓粒子的EDX分析顯示在體或邊緣處磷酸鹽形成沒有不同。LiFeP04的x射線衍射圖樣顯示橄欖石晶體結(jié)構(gòu)。0026測量了根據(jù)本發(fā)明制備的一系列材料和一系列與此相當(dāng)?shù)牟牧系碾娮雍碗x子傳導(dǎo)率。下面的表格1是這些特性有代表性的測量結(jié)果。表格中的樣品1包括不包含本發(fā)明任何添加劑的鋰離子磷酸鹽材料，其是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)非還原合成步驟制備的。雖然可以使用其他測量傳導(dǎo)率的方法，比如恒電流間歇滴定法(GIPT)，但使用探頭阻抗光譜術(shù)在材料的干燥球團(tuán)(drypellets)上測量傳導(dǎo)率。樣品2包括鋰離子磷酸鹽材料，其進(jìn)一步包含使用如樣品1非還原過程制備的釩。樣品3是鋰離子磷酸鹽材料，其不包括任何釩添加劑，但使用根據(jù)本發(fā)明的還原劑合成制備，這樣樣品3的材料與上面描述的第一合成材料對應(yīng)。樣品4對^上面描述的第二合成材料，由此包含釩并使用還原劑合成制備。樣品5是具有代表性的商業(yè)上可用的包括鋰鈷氧化物的高等級容量(ratecapability)材料。表格1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>0027前述表格中的樣品3和4被制造成電極并且被并入半電池，且以它們比率容量(ratecapability)的形式評估。使用的電解液是lMLiPF6(EC/DEC以1:1)。半電池在電流密度為3mA/g、60mA/g、250mA/g和800mA/g分別循環(huán)2、5、5和10次。此評估的這些結(jié)果總結(jié)在圖l的曲線圖中。樣品3和樣品4有類似的電子傳導(dǎo)率，而樣品4的離子傳導(dǎo)率比樣品3高七倍。如可在圖中看出，盡管樣品3的電子傳導(dǎo)率較優(yōu)，但其電荷容量比起樣品4相對低。在高電流密度時這尤其明顯。樣品4的電荷容量得到顯著改進(jìn)，這不但歸功于其良好的電子傳導(dǎo)率還要歸功于其改進(jìn)的離子傳導(dǎo)率。0028由前述可以看出，本發(fā)明的原理用于提供有顯著改進(jìn)鋰離子傳導(dǎo)率的材料。這些材料可以用來制造用于鋰和鋰離子電池的電極，所述電池將呈現(xiàn)非常好的比率容量(ratecapability)。0029前述描述主要涉及含鐵材料；然而，應(yīng)理解基于其他金屬的復(fù)合物材料可按照本發(fā)明的原理類似地制成。雖然前述一般地描述了兩相材料，本發(fā)明可以用于制備單相材料及包含多于兩相的材料。同樣的，本發(fā)明的材料主要參照其作為鋰電池的陰極材料的用途進(jìn)行了描述。應(yīng)理解所述材料，由于其好的電子和離子特性，在其他電化學(xué)應(yīng)用中都有用途，比如在化學(xué)反應(yīng)器、其它電池系統(tǒng)、電子設(shè)備器件等中都有用途。同樣地，本發(fā)明的材料在各種催化應(yīng)用中都可作為電催化劑和非電催化劑使用。因此，應(yīng)理解前面的描述和討論是為了說明本發(fā)明的特定實施例，無意對其實踐進(jìn)行限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。權(quán)利要求1.合成一種材料的方法，所述方法包括步驟提供包含鋰、一種金屬、一種磷酸鹽離子、和一種添加劑的初始混合物，與沒有所述添加劑制備的材料相比，所述添加劑增強(qiáng)了由所述方法制備的材料中鋰離子的傳輸；以及在還原環(huán)境中加熱所述混合物以制成包括LixMPO4的材料，其中M是所述金屬，x小于或等于1.05。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中x大于0。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述添加劑促進(jìn)磷酸鹽離子的還原。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述添加劑從V、Nb、Mo、C及其組合物中選擇。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在還原環(huán)境中加熱戶，材料的步驟制成復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包含由戶，LixMP04組成的第一相和第二相。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二相的離子傳導(dǎo)率大于所述第一相的離子傳導(dǎo)率。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二相進(jìn)一步包含氧，且氧磷的原子比小于4:1。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中M是鐵。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述初始混合物中的至少一部分所述鐵是Fe"離子的形式。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二相包括從Fe2P207、FeP、Fe2P、Fe3P及其組合物中選擇的成分。11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一相包含80-95摩爾百分比的所述復(fù)合材料，所述第二相包含5-20摩爾百分比的所述復(fù)合材料。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述添加劑促進(jìn)含碳種類的還原，以產(chǎn)生自由碳。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述碳至少是部分叩2鍵合的。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在存在所述添加劑時產(chǎn)生的sp2與sp3鍵合的碳的比值大于沒有所述添加劑存在時的比值。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述還原環(huán)境包括包含氫、一氧化碳、碳?xì)浠衔?、和氨中的一種或多種的氣態(tài)環(huán)境。16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含在還原環(huán)境中加熱所述混合物之前研磨所述混合物的步驟。17.根據(jù)權(quán)利要求i所述的方法，其中加熱所述混合物的步驟包括加熱所述混合物到300-750QC的溫度范圍。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中加熱所述混合物的步驟包括加熱所述混合物到大約650-700QC。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述添加劑是一種成核劑，其促進(jìn)所述材料中的至少一種成分的生長。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述初始混合物包含有碳源。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述碳源是聚合物。22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述添加劑替換所述材料中一些磷的至少一部分。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中有所述添加劑在其中取代的至少一些磷酸基團(tuán)被還原。24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述添加劑取代所述材料中的金屬的一部分。25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬M以第一氧化態(tài)存在于所述初始混合物中，其中當(dāng)所述混合物在所述還原環(huán)境中被加熱時，至少一部分所述金屬M從所述第一氧化物態(tài)還原到比所述第一氧化態(tài)低的第二氧化態(tài)。26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述添加劑用于對所述材料的晶格結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性；由此，相對通過相應(yīng)未改性晶格的鋰離子傳輸，通過所述改性晶格的鋰離子傳輸?shù)玫皆鰪?qiáng)。27.—種根據(jù)權(quán)利要求1制備的材料。28.—種包含權(quán)利要求27所述材料的電極。29.—種材料，其特征在于當(dāng)其并入鋰電池的陰極時，所述材料的鋰離子傳導(dǎo)率在10—6S/cm到5x104s/cm的范圍內(nèi)。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的材料，其進(jìn)一步特征在于當(dāng)其并入鋰離子電池的陰極時，其電子傳導(dǎo)率在10々S/cm到1()4S/cm的范圍內(nèi)。31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的材料，其中所述材料包含鋰、鐵、磷和氧。32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的材料，其中所述材料包含添加劑，與不含所述添加劑的材料相比，包含添加劑的材料增強(qiáng)了所述材料的鋰離子的傳導(dǎo)率。全文摘要公開了一種用于鋰電池電極的材料，該材料有非常好的電子和離子傳導(dǎo)率。它們由包含金屬、磷酸鹽離子、和添加劑的初始混合物制成，所述添加劑增強(qiáng)了制得的材料中鋰離子的傳輸。所述混合物在還原環(huán)境中加熱以制成所述材料。添加劑可包括五價的金屬或碳。在某些實施方式中材料是兩相材料。還公開了包含所述材料的電極和包含這些電極的鋰電池。文檔編號H01M4/136GK101151749SQ200680010541公開日2008年3月26日申請日期2006年2月3日優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日發(fā)明者C·許,M·威克瑟姆申請人:T/J技術(shù)公司