WO2014191931A2 - Product of phosphorus, and of iron and/or manganese - Google Patents
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- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/442—Carbonates
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- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/447—Phosphates or phosphites, e.g. orthophosphate or hypophosphite
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- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/606—Drying
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- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
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- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
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- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/95—Products characterised by their size, e.g. microceramics
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- the invention relates to a product based on phosphorus on the one hand and iron and / or manganese on the other hand, or "PFM product", and a method of manufacturing such a product.
- This product can especially be used as a raw material for the manufacture of a material rich in phase (s) of formula (U 1 -a A a ) i + x (G b b b ) y [( X O 4 ). d D d] z E e, wherein:
- A is a lithium substituent chosen from the elements Na, K, H and their mixtures, a being less than or equal to 0.2 (substitution ratio less than or equal to 20 atomic%),
- G is selected from Fe, Mn, Ni, Co, V and their mixtures,
- J is a substituent of G selected from Nb, Y, Mg, B, Ti, Cu, Cr and mixtures thereof, b being less than or equal to 0.5 (substitution ratio less than or equal to 50 atomic%),
- X0 4 is an oxoanion in which O denotes the oxygen element and X is chosen from P, S, V, Si, Nb, Mo, Al and their mixtures,
- D is chosen from F " anions, OH “ , Ci “ and their mixtures, d being less than or equal to 0.35 (substitution ratio less than or equal to 35 at%), d being zero,
- E is chosen from the element F, the element Ci, the element O, the group OH, and their mixtures,
- the invention also relates to a process for manufacturing such a material rich in LAGJXODE phase (s) from a feedstock comprising said PFM product.
- Lithium-ion batteries manufactured in large quantities, can incorporate materials rich in LAGJXODE phases, especially for the manufacture of their cathode materials. Their performances as well as their lifetimes depend on, among other things, the LAGJXODE phase richness of the material used.
- the manufacture of phase-rich materials LAGJXODE comprises a step of insertion of an element, for example lithium and / or iron, into a metastrengite II phase skeleton. , FeP0 4 .2H 2 0, having a monoclinic crystalline structure, in particular by solid phase fterylation or by soft chemistry. This type of process, however, leads to high costs.
- An object of the invention is to provide new raw materials suitable for the manufacture of a molten material rich phase LAGJXODE for the manufacture of lithium-ion batteries.
- these raw materials must present a good compromise between their workability, their cost, their potential danger and their compatibility with the manufacturing process of the very rich molten material in the LAGJXODE phase.
- WO2008 / 067677 describes the use of a UFePO 4 precursor, such as the metastrengite II phase, in the form of a crystal lattice having a suitable structure and porosity.
- the invention relates to a product having a loss on ignition at 1000 ° C of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- Fe + Mn such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.4 ⁇ (Fe + n) / P ⁇ 1.4 (and thus 18.8% ⁇ Fe + Mn ⁇ 45.2% )
- phase other than strengite (phase FePO 4 .2H 2 O crystallized in the orthorhombic structure) or metastrengite, said phase comprising elements oxygen and phosphorus on the one hand and the element iron and / or the manganese element on the other hand, and
- a crystallized phase (which may be the PO phase or not) and chosen: in the group GB consisting of the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or
- the group G P constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese, or
- the PO phase can be crystallized or not.
- the product comprises a PO phase and a said crystallized phase which are combined.
- the crystalline phases of iron oxides are preferably Fe 2 O 3 and / or Fe 3 O 4 .
- the crystalline phases of manganese oxides are preferably MnO and / or M 2 0 3 and / or MnO 2 and / or n 3 O 4 .
- a product according to the invention is heterogeneous, that is to say such that, after optional grinding to obtain particles which have a size between 106 pm and 250 pm (grinding being necessary only if it is not possible to obtain such particles without grinding), more than 30% by number of particles having a size of between 106 ⁇ m and 250 ⁇ m are heterogeneous particles, a heterogeneous particle being a particle comprising, in a section of the particle, first and second regions having first and second contents in the same element, ⁇ ⁇ and T 2 respectively, such that the ratio Ti / T 2 is greater than 1, 3, the element being Fe or Mn or P, the first and second regions each having an area greater than 1 pm 2 .
- a product according to the invention is heterogeneous, that is to say such that, after optional grinding to obtain particles which have a size between 106 pm and 250 pm (grinding being necessary only if it is not possible to obtain such particles without grinding), more than 30% by number of particles having a size of between 106 ⁇ m and 250
- the ratio T fT 2 is greater than 1.3 for more than one of the elements Fe, Mn and P.
- a particle may be heterogeneous by the presence of an inclusion of Fe and / or an inclusion of Mn.
- a particle may also be heterogeneous by the presence of a concentration gradient in one of said elements, provided that the content in the most concentrated region is more than 1.3 times greater than the content in the least concentrated region.
- the first and second regions each have an area greater than 2 ⁇ 2, preferably greater than 3 pm 2, preferably greater than 4 pm 2 t of preferably greater than 5 pm 2.
- a heterogeneous product may in particular be manufactured according to a method according to the invention described below.
- product according to the invention makes it possible to manufacture, reliably, in particular according to the method described in PCT / IB2012 / 053634, a LAGJXODE phase-rich material suitable for the manufacture of lithium-ion batteries.
- this product does not contain a hazardous product, such as phosphoric acid and can be manufactured in industrial quantities, at a reduced cost. Finally, it is easily manipulated.
- a product according to the invention also comprises one or more of the following optional characteristics:
- the mass content of element P is greater than 18%, preferably greater than 19%, or even greater than 20% and / or less than 23%, preferably less than 22%, or even less than 21%.
- the total mass content of elements Fe and Mn, Fe + Mn, is greater than 25%, preferably greater than 30%, preferably greater than 32%, preferably greater than 34%, preferably greater than 36%, and or less than 42%, preferably less than 40%, preferably less than 38%.
- the mass content of Fe element is greater than 3.7%, preferably greater than 5.6%, preferably greater than 6.7%.
- the molar ratio (Fe + n) / P is greater than 0.5, preferably greater than 0.6, preferably greater than 0.8, preferably greater than 0.9, and / or less than 1, 2 preferably less than 1.1.
- the molar ratio (Fe + Mn) / P is substantially equal to 1.
- the molar ratio Mn / Fe is greater than 2.3, preferably greater than 3, preferably greater than 3.5 and less than 9, preferably less than 7, preferably less than 5, 7, preferably less than 4.5.
- the molar ratio Mn / Fe is greater than 0.6, preferably greater than 0.8, preferably greater than 0.9 and less than 1.5, preferably less than 1.2, preferably less than 1.1.
- the sum of the contents of other elements than P, Fe, Mn, H and O is less than 4.0%, preferably less than 3.0%, or even less than 2.0%, or even less than 1.0%; or even less than 0.5%.
- the loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 2%, or even greater than 5%.
- the oxides and phosphates represent more than 80%, more than 85%, more than 90%, more than 95%, or even substantially 100% of the mass of the product.
- the crystallized phase (which may be the PO phase or not) is preferably chosen from the Go group and / or from the group G H and / or from the group constituted by the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese.
- the mass content of Fe element is greater than 3.7%, preferably greater than 5.6%, preferably greater than 6.7% and the crystallized phase (which may be the PO phase or not) is preferably chosen in the group G 0 and / or in the group G H and / or in the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese.
- the crystallized phases of iron phosphates, manganese phosphates, mixed iron phosphates and manganese are preferably FePO 4 , MnPO 4 , MnPO 2 .nH 2 O, "n” being an integer greater than 0, Fe 3 H 9 (PO) 6 .6H 2 O, FeH 3 P 2 O e .H 2 O, Fe 3 H 5 P 8 O 32 .4H 7 O and mixtures thereof, preferably FePO 4 , nPO 4 , MnPO 4 H 0 2, Fe 3 H 9 (P0 4) 6 .6H 2 0, FeH 3 P 2 0 6 .H 2 0, Fe 3 P 8 H 15 0 32 .4H 2 0, and mixtures thereof.
- the product has a combination a phase chosen from the group G 0 or the group G H or from the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese on the one hand, and
- phase chosen from the group consisting of the crystallized phases of iron phosphates on the other hand.
- said combination is chosen from combinations of a phase chosen from Fe 2 O 3 and / or Fe 3 O 4 and / or MnO and / or Mn 2 O 3 and / or MnO 2 and / or Mn 3 0 4 and / or Fe (OH) 2 , FeO (OH), Fe (OH) 3 , Mn (OH) 2 and / or MnPO 4 , and / or MnPO 4 .nH 2 O, where "n" is a higher integer at 0 on the one hand, and a phase selected from FePO 4 , and / or Fe 3 H 9 (PO 4 ) 6 .6H 2 O, and / or FeH 3 P 2 O 8 , H 2 O, and / or Fe 3 H 15 8 O 32 , 4H 2 O on the other hand.
- a phase chosen from Fe 2 O 3 and / or Fe 3 O 4 and / or MnO and / or Mn 2 O 3 and / or MnO 2 and / or Mn 3 0 4 and
- the crystallized phases of iron hydroxides and the crystalline phases of manganese hydroxides are preferably selected from the group formed by Fe (OH) 2 , FeO (OH), Fe (OH) 3 , Mn (OH) 2 .
- the strengite phase rate is less than 80%, preferably less than 70%, preferably less than 60%, preferably less than 50%, preferably less than 40%, preferably less than 30%, preferably less than at 20%, or even less than 10%, or even less than 5%.
- the product contains substantially no strengite phase.
- the metastrengite phase rate is less than 80%, preferably less than 70%, preferably less than 60%, preferably less than 50%, preferably less than 40%, preferably less than 30%, preferably less than at 20%, or even less than 10%, or even less than 5%.
- the product contains substantially no metastrengite phase.
- the sum of the strengite and metastrengite phase levels is less than 80%, preferably less than 70%, preferably less than 60%, preferably less than 50%, preferably less than 40%, preferably less than 30%; preferably less than 20%, even less than 10%, or even less than 5%.
- the product contains substantially no strengite and metastrengite phases.
- the sum of the rates of all the PO phases, indeed of all the crystallized phases other than the strengite and metastrengite phases is greater than 10%, even greater than 20%, or even greater than 30%, or even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, even greater than 90%, or even greater than 95%.
- the sum of the rates of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases other than the strengite and metastrengite phases, and chosen in the groups Go, G P and G H is greater than 10%, even greater than 15%, even greater than 20%, even greater than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, or even greater than 70%, even greater than 80%, even greater than 90%, or even greater than 95%.
- the sum of the rates of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases other than the strengite phases . and metastrengite and selected in group G 0 is greater than 10%, even greater than 20%, even greater than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, or even greater at 80% or even greater than 90%.
- the sum of the rates of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases other than the strengite and metastrengite phases and chosen in the G P group is greater than 10% or greater. at 20%, your higher than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, or even greater than 90%.
- the sum of the levels of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases other than its strengite and metastrengite phases and chosen in the G H group is greater than 10% or greater. at 20%, even greater than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, or even greater than 90%.
- the crystallized phase is chosen:
- the group G 0 constituted by the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or S in the group Gp constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed iron and manganese phosphates, or
- the sum of the levels of all the crystalline phases of iron oxides, of all the crystalline phases of manganese oxides and of all the crystalline phases of mixed oxides of iron and manganese is greater than 10%, even greater than 20%, even greater than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, even greater than 90%, or even greater than 95% .
- the sum of the rates of all the crystalline phases of phosphates of the G P group is greater than 10%, even greater than 20%, or even greater than 30%, or even greater than 50%, or even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, or even greater than 90%.
- the sum of the levels of all the crystallized phases of hydroxide (s) of the group G H is greater than 10%, even greater than 20%, or even greater than 30%, or even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, or even greater than 90%.
- the product comprises metastrengite and a crystalline phase other than metastrengite and preferably selected from the group G 0 , preferably a crystalline phase of an iron oxide or a crystalline phase of manganese oxide.
- the product is such that the fraction of particles having a size of between 106 ⁇ m and 250 ⁇ m, obtained after grinding and / or sieving the product (s), comprises more than 40%, preferably more than 50%, preferably more than 60%, preferably more than 70%, preferably more than 80%, or even more than 90%, in number of heterogeneous particles which have a ratio J 2 U 2 preferably greater than 1 , 4, preferably greater than 1, 5, preferably greater than 1, 7, preferably greater than 2, preferably greater than 3, preferably greater than 5, preferably greater than 7, preferably greater than 10, preferably greater than 15, preferably greater than 20, preferably greater than 25, preferably greater than 30, preferably greater than 40, preferably greater than 50, even greater than 60, or even greater than 100.
- the product is such that the fraction of particles having a size between 106 ⁇ and 250 ⁇ m, obtained after grinding and / or sieving (s) of the product, comprises more than 40%, preferably more than 50%, preferably more than 60%, preferably more than 70%, preferably more than 80%, or even more than 90%, by number of heterogeneous particles which have a T f / T 2 ratio of less than 200, preferably less than 100, preferably less than 70, preferably less than 60.
- the fraction of the particles having a size of between 106 ⁇ m and 250 ⁇ m, obtained after grinding and / or sieving (if any) of the product comprises more than 30%, preferably more than 40%, or even more than 50%, more than 60% or even more than 70% or more than 80%, in number of particles of which one of said regions is an inclusion, an inclusion being a region having an area of between 5 and 150 pm 2 and constituted, for more than 50% by weight of the same element chosen from Fe, Mn and P.
- An inclusion may in particular comprise more than 50% by weight of iron or manganese.
- a sectional view of a heterogeneous particle having a size of between 106 and 250 ⁇ m has more than 50, preferably more than 60, preferably more than 70, preferably more than 90, more preferably 150 or more than 200 inclusions per mm 2 .
- the product is in the form of a particle, a particle powder or a block.
- the product is in the form of an agglomerate of particles, preferably a block, the smallest dimension of which is preferably greater than 3 mm, preferably greater than 5 mm, or even greater than 10 mm. mm and / or the largest dimension is less than 200 mm, or even less than 100 mm, or even less than 50 mm, or even less than 20 mm.
- the agglomerate is an assembly of solid particles bound by means of a binder phase obtained by reacting phosphoric acid with iron oxide and / or iron hydroxide and / or oxide. of manganese and / or manganese hydroxide.
- the product is in the form of a powder of such agglomerates.
- the amount of binder phase in the agglomerate may be variable. In one embodiment, it may be greater than 70%, greater than 80%, greater than 90%, greater than 95%, or even substantially 100% of the mass of said agglomerate.
- the product is not a melted product, nor a sintered product.
- the product is not obtained by a process comprising a heating step leading to melting, in particular at a temperature greater than 800 ° C., and / or comprising an application of a pressure greater than 1, 5 bar or greater than 2 bar, or greater than 3 bar, or greater than 5 bar, in particular with a hydrothermal treatment. All of the optional features above may be applied to the particular embodiments below in so far as they are not incompatible with them.
- the product according to the invention has a loss on ignition at 1000 ° C. of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- Fe such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.9 ⁇ (Fe + n) / P ⁇ 1.1, preferably such that (Fe + Mn) / P is substantially equal to 1,
- said product comprising a crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases and selected from the group G 0 Fe formed by the crystallized phases of iron oxides, or selected from group G PFe constituted by the crystallized phases of iron phosphates or selected from the group G H Fe consisting of crystallized phases of iron hydroxides.
- a crystallized phase which may be the PO phase or not
- strengite and metastrengite phases selected from the group G 0 Fe formed by the crystallized phases of iron oxides, or selected from group G PFe constituted by the crystallized phases of iron phosphates or selected from the group G H Fe consisting of crystallized phases of iron hydroxides.
- a product according to the invention also comprises one or more of the following optional features:
- the loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 5%.
- the mass content of element P is greater than 18.0%, preferably greater than 19.0% and / or less than 21.0%.
- the mass content of Fe element is greater than 34.0% and / or less than 40.0%.
- the mass content Mn element is less than 1, 0%, or substantially zero.
- the sum of the contents of other elements than P, Fe, Mn, H and O is less than 4.0%, preferably less than 3.0%, or even less than 2.0%, or even less than 1.0%; or even less than 0.5%.
- the crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases, is chosen from the group G 0 Fe constituted by the crystallized phases of iron oxides or in the group G H pe constituted by crystallized phases of iron hydroxides.
- said crystallized phase is selected from the group G 0 Fe consisting of the crystallized phases of iron oxides, preferably Fe 2 O 3 and / or Fe 3 O.
- said crystallized phase is Fe 2 O 3 iron oxide.
- the product according to the invention has a loss on ignition at 1000 ° C. of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by mass and for a total of 100%:
- said product comprising a crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases and selected from the group G 0 Mn constituted by the crystallized phases of manganese oxides, or chosen from the group G PM n constituted by the crystallized phases of manganese phosphates or selected from the group G H Mn consisting of crystallized manganese hydroxides.
- a crystallized phase which may be the PO phase or not
- strengite and metastrengite phases selected from the group G 0 Mn constituted by the crystallized phases of manganese oxides, or chosen from the group G PM n constituted by the crystallized phases of manganese phosphates or selected from the group G H Mn consisting of crystallized manganese hydroxides.
- a product according to the invention also comprises one or more of the following optional features:
- the loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 5%.
- the mass content of element P is greater than 18.0%, preferably greater than 19.0% and / or less than 21.0%.
- the mass content Mn element is greater than 34.0% and / or 40.0%, preferably less than 39.0%.
- the mass content of Fe element is less than 1.0%, or even substantially zero.
- the sum of the contents of other elements than P, Fe, Mn, H and O is less than 4.0%, preferably less than 3.0%, or even less than 2.0%, or even less than 1.0%; or even less than 0.5%.
- the crystallized phase (which may be the PO phase or not) other than the strengite and metastrengite phases is chosen from the group G 0 n constituted by the crystallized phases of manganese oxides or in the group G P M n constituted by the phases crystallized manganese phosphates.
- said crystallized phase is MnPO 4 .nH 2 0, "n" being an integer greater than 0, preferably MnPO 4 .H 2 0.
- the product according to the invention has a loss on ignition at 1000 ° C. of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- a crystallized phase which may be the PO phase or not
- a product according to the invention also comprises one or more of the following optional features:
- the loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 5%.
- the mass content of element P is greater than 18.0%, preferably greater than 19.0% and / or less than 21.0%.
- the mass content of Fe element is greater than 3.7%, preferably greater than 5.6%, preferably greater than 6.7% and / or less than 11.2%, preferably less than 9.3%; preferably less than 8.2%.
- the mass content of Mn element is greater than 25.6%, preferably greater than 27.4%, preferably greater than 28.5% and / or less than 33.0%, preferably less than 31, 1% preferably less than 30.0%.
- the molar ratio Mn / Fe is greater than 3, preferably greater than 3.5 and / or less than 5.7, preferably less than 4.5.
- the crystallized phase (which may be the PO phase or not) other than the strengite and metastrengite phases is preferably chosen from the group G P , preferably a manganese phosphate or a mixed manganese and iron phosphate, preferably a manganese phosphate, preferably MnPO 4 .nH 2 0, "n" being an integer greater than 0, preferably MnPO 4 .H 2 0.
- MFeP mode 2 occurs according to the invention has a loss on ignition at 1000 ° C less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for an iota! 100%:
- said product having a crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases and selected from the G 0 group or the G P group or the G H group.
- a crystallized phase which may be the PO phase or not
- a product according to the invention also comprises one or more of the following optional features:
- the loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 5%.
- the mass content of element P is greater than 18.0%, preferably greater than 19.0% and / or less than 21.0%.
- the mass content of Fe element is greater than 14.9%, preferably greater than 16.7%, preferably greater than 17.4% and / or less than 23.0%, preferably less than 20.4%; preferably less than 19.7%.
- the mass content of element Mn is greater than 13.9%, preferably greater than 16.4%, preferably greater than 17.2% and / or less than 21.9%, preferably less than 20.1%; preferably less than 19.4%.
- the molar ratio Mn / Fe is greater than 0.8, preferably greater than 0.9 and / or less than 1.2, preferably less than 1.1.
- the crystallized phase (which may be the PO phase or not) other than the strengite and metastrengite phases is preferably chosen from the group G P , preferably a manganese phosphate or a mixed manganese and iron phosphate, preferably a manganese phosphate, preferably nP0 4 .nH 2 0, where "n" is an integer greater than 0, preferably MnPO 4 .H 2 0.
- the invention also relates to a method of manufacturing a product according to the invention, said method comprising the following steps:
- the set of said particles having a median diameter D 50 of less than 100 ⁇ m, b) shaping and drying so as to obtain a product in the form of particles or of a block, preferably in the form of a block,
- the composition of the feedstock and drying being determined so that the particles or the block obtained at the end of step b) is a product according to the invention.
- the drying is sufficiently advanced that the loss on ignition in the product obtained is reduced.
- the invention also relates to a process for manufacturing a molten material comprising a step of melting a feedstock comprising a product according to the invention.
- the invention relates in particular to a method comprising the following steps:
- Fe + Mn such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.4 ⁇ (Fe + Mn) / P ⁇ 1, 4,
- the product comprising a phase, called "PO", other than strengite or metastrengite, said phase comprising oxygen and phosphorus elements on the one hand and the iron element and / or the manganese element on the other hand, and a crystalline phase preferably chosen:
- the group G 0 constituted by the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or
- group G 0 consisting of the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and manganese, or
- the group G P constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed iron and manganese phosphates, or
- the product used is a product according to the invention, which may in particular have one or more of the optional characteristics described above.
- the starting charge is determined in order to obtain a molten material comprising at least one crystalline phase of formula (Li 1 , aA a ) + x (G 1 -b b ) y [(XO 4 ) 1 -d D d ] z Ee, or "LAGJXODE phase", in which:
- Li is the lithium element
- A is a lithium substituent chosen from the elements Na, K, H and their mixtures, a being less than or equal to 0.2
- G is chosen from the elements Fe, n, Ni, Co, V and their mixtures
- - J is a substituent of G selected from Nb, Y, Mg, B, Ti, Cu, Cr and mixtures thereof, b being less than or equal to 0.5,
- X0 is an oxoanion in which O denotes the oxygen element and X is chosen from the elements P, S, V, Si, Nb, Mo and their mixtures,
- - D is chosen from F “ , OH “ , Ci “ anions and their mixtures, d being less than or equal to 0.35,
- E being chosen from the element F, the element Cl, the element O, the group OH, and their mixtures,
- the starting load is not exclusively made of product according to the invention.
- said method comprises, after step C), its following steps:
- the invention also relates to a method for manufacturing a cathode for a lithium-ion battery comprising the manufacture of a product according to the invention, the preparation of a feedstock comprising said product according to the invention, the melting of said starting charge according to a method according to the invention, and then, preferably, the manufacture, from the obtained molten material, of a cathode.
- Loss on ignition at 1000 ° C conventionally determines the amount of the constituents of a product that are extracted from said product by a heat treatment at 1000 ° C. It is measured as a percentage by mass based on the product. By extension, the loss on fire also denotes said constituents.
- the fire loss includes in particular the water content.
- the "fire" treatment to extract the loss on ignition is continued for a time sufficient for the composition of the product to be stabilized. It can be carried out for example on a powdered product, for 2 hours, under air and at atmospheric pressure.
- a fire treatment is necessary to characterize a product according to the invention. Indeed, its fusion of a product according to the invention leads to the extraction of the compounds which are extracted during the fire treatment. These compounds will therefore no longer interfere with the characteristics of the molten material. To define the invention, it is therefore useful to isolate the constituents that will remain in the molten material. In addition, it is not possible to characterize the product of the invention differently, since a part of the loss on ignition can concern compounds comprising the element P. A chemical analysis before loss on ignition would therefore not characterize the invention in a completely satisfactory manner.
- iron oxide phase (s) and “manganese oxide (s)” are meant phases identified as such by XRD.
- iron phosphates, manganese phosphates, mixed iron and manganese phosphates is meant an electrically neutral compound of the formula P x Fe y n 7 H 1 O w (OH) 2 , nH 2 0, x and w being integers> 0, y, z, t, n and v being integers> 0 and y + z> 0.
- FeP0 4 is an example of iron phosphate.
- MNPO. and MnPO 2 .H 2 O are examples of manganese phosphates.
- iron hydroxide (s) and “manganese hydroxide (s)” is meant an electrically neutral compound of formula Fe x O v (OH) y , and Mn x ⁇ C v (OH) y ⁇ , respectively, with x, y, x 'and y' being integers> 0, v and v 'being integers ⁇ 0.
- Fe (OH) 2 and FeO (OH) are examples of iron hydroxides.
- Mn (OH) 2 is an example of manganese hydroxide.
- the “quantity of a LAGJXODE phase” is the percentage of said LAGJXODE phase on all the crystallized phases of the material, this assembly being called “crystallized part”.
- ICDD International Center for Diffraction Data
- the amount of LAGJXODE phase can be evaluated by the following formula (1): T - 100 * (A LAG jxoDE) / (A L AGJXODE + Secondary Apnases) (1)
- ALAGJXODE is the area of the non-superimposed higher intensity diffraction peak or its non-superimposed higher intensity diffraction intensity, of the LAGJXODE phase, measured on an X-ray diffraction pattern of said material, for example obtained from a device of the type diffractometer D5000 BRUKER company provided with a tube DX copper.
- the acquisition of the diffraction pattern is carried out from this equipment, on an angular range 2 ⁇ of between 5 ° and 80 °, with a pitch of 0.02 °, and a counting time of 1 s / step.
- the sample is rotating on itself in order to limit the preferential orientations.
- the processing of the diagram obtained can be achieved for example using the EVA software, without deconvolution treatment;
- ⁇ Aph side ase s is the sum of the areas of secondary phases, measured on the same diagram, without deconvolution processing.
- the area of a secondary phase is that of its diffraction peak of greater non-superimposed intensity or of its diffraction muitiplet of higher non-superimposed intensity.
- the secondary phases are those detectable by X-ray diffraction other than the LAGJXODE phase.
- Fe 2 0 3 , FePO 4 , Li 3 PO 4 , AIPO 4 or Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 may be secondary phases identified on the X-ray diffraction diagram, in particular when the LAGJXODE is LiFePO 4 .
- a "non-superimposed" diffraction peak is a diffraction peak corresponding to a single phase (no overlap of two peaks corresponding to two different phases).
- a diffraction multiplet "not superimposed” is a diffraction byte corresponding to a single phase.
- the “rates” of metastrengite and strengite are the mass percentages of the metastrengite and strengite phase, respectively, over all of the crystallized phases of the product, this set being referred to as the "crystallized portion".
- a product or a material is conventionally said to be "melted” when it is obtained by a process implementing a melting of raw materials until a liquid mass is obtained (which may contain solid particles, but in insufficient quantity to structure said liquid mass, so that it must be contained in a container to keep its shape), then solidification by cooling.
- "Particle” means a solid object whose size is less than 10 mm, preferably between 0.01 pm and 5 mm.
- An agglomerate of particles is an assembly of solid particles, the bonds between the particles not being ensured by a fusion, even local, of these particles. In particular, the bond may correspond to an ensured hold by reaction of phosphoric acid with iron oxide and / or iron hydroxide and / or manganese oxide and / or hydroxide.
- size of a particle is meant the diameter of the sphere of the same volume.
- the particle size of a powder is classically evaluated by a particle size distribution characterization performed with a laser granulometer.
- the laser granulometer may be, for example, a Partica LA-950 from the company HORIBA.
- Percentiles 50 (D 50 ) and 99.5 (D 9 9, 5 ) are the particle sizes corresponding to percentages, by mass, of 50% and 99.5%, respectively, on the particle size distribution curve. cumulative particle size of the powder, the particle sizes being ranked in ascending order. For example, 99.5% by weight of the particles of the powder are smaller than D 99 . 5 and 0.5% of the particles in mass have a size greater than D 99.5 .
- the percentiies can be determined using a particle size distribution achieved using a laser granulometer.
- maximum size of a powder the 99.5 percentile (D g g [5) of said powder.
- the "50th percentile” (D 50 ) of said powder is called the "median size of a powder”.
- block is meant a solid object that is not a particle.
- a “solid” object is an object that retains its shape without having to be contained in a container (in the absence of other constraints than gravity).
- impurities is meant the inevitable constituents introduced involuntarily and necessarily with the raw materials or resulting from reactions with these constituents. Impurities are not necessary constituents, but only tolerated.
- the compounds forming part of the group of oxides, nitrides, oxynitrides, carbides, oxycarbides, carbonitrides and metallic species of sodium and other alkalis, chromium, yttrium, magnesium, boron, copper, and niobium are impurities if their presence does not occur. is not desired.
- Fe + Mn means the sum of Fe and Mn contents.
- a product according to the invention can have a crystallized phase selected from the group Go and a crystalline phase selected from the group G P.
- Comprising first and second regions means “comprising at least a pair of first and second regions”.
- a product according to the invention is preferably manufactured according to steps a) to d) above.
- step a) the composition of the feedstock is determined so that the block or particles obtained at the end of step b) are in a product according to the invention, and possibly for exhibit one or more of the optional features of a product according to the invention.
- the person skilled in the art knows how to adapt the starting load to take account of the drying conditions.
- the amounts of iron oxide (s) and / or hydroxide (s), and / or oxide (s) and / or manganese hydroxide (s), and phosphoric acid are preferably such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is greater than 0.5, preferably greater than 0.6, preferably greater than 0.8, preferably greater than 0.9 and less than 1.2, preferably less than 1.1 .
- (Fe + n) / P is substantially equal to 1.
- the elements Fe and Mn are provided by oxides.
- the iron oxide is selected from Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 .
- the iron oxide is Fe 2 O 3 .
- the manganese oxide is selected from MnO, Mn 2 0 3 , n 3 0 and MnO 2 and mixtures thereof.
- the feedstock does not contain manganese hydroxide.
- the manganese hydroxide is preferably n (OH) 2 .
- the feedstock does not contain iron hydroxide.
- the iron hydroxide is preferably selected from Fe (OH) 2 , FeO (OH), Fe (OH) 3 , and mixtures thereof.
- the phosphoric acid mass concentration of the solution is preferably greater than 70%, preferably greater than 80% and / or less than 90%. A mass concentration substantially equal to 85% is well suited.
- the amount of element Mn in the feedstock is preferably less than 2%, preferably less than 1%, or even substantially zero, in percentages by mass. the starting charge.
- the amount of Fe element in the feedstock is less than 2%, preferably less than 1%, or even substantially zero. in percentages by mass of the starting charge.
- the molar ratio Mn / Fe in the feedstock can be greater than 2.3, preferably greater than 3.0, preferably greater than 3. , 5 and preferably less than 9, preferably less than 5.7, preferably less than 4.5.
- the molar ratio Mn / Fe in the feedstock may be greater than 0.6, preferably greater than 0.8, preferably greater than 0. , 9 and less than, 5, preferably less than 1, 2, preferably less than 1, 1.
- impurities from the raw materials may be present.
- the elements Ba, Sr, Yb, Ce, Ca can be found as impurities; and Si, S, Na, K, Nb, Y, B, Ti, Cu, Cr, Mg, Al when it is not desired that the LAGJXODE phase to be manufactured from the product according to the invention contains these elements.
- the total mass content of impurities in the feedstock is less than 5.0%, preferably less than 4.0%, preferably less than 3.0%, preferably less than 2.0%, of preferably less than 1.0%, or even less than 0.7%.
- the total mass content of impurities in the feedstock is less than 5.0%, preferably less than 4.0%, preferably less than 3.0%, preferably less than 2.0%, of preferably less than 1.0%, or even less than 0.7%.
- Na ⁇ 2.0% preferably Na ⁇ 1.0%, preferably Na ⁇ 0.8%, preferably Na ⁇ 0.6%, preferably Na ⁇ 0.5%, preferably Na ⁇ 0, 4%, if A does not contain sodium, and / or
- Ti ⁇ 2.0% preferably Ti ⁇ 1.0%, preferably Ti ⁇ 0.8%, preferably Ti ⁇ 0.5%, preferably Ti ⁇ 0.2%, preferably Ti ⁇ 0, 1%, if G does not contain titanium.
- a block or a particle, preferably a block, at the end of step b) those skilled in the art know, in particular, how to choose a granulometry of the raw material powders and a concentration of suitable phosphoric acid. If necessary, he knows the rules to adapt the starting load, and in particular, he knows that to improve the behavior of the product it is possible:
- step a) to reduce the median diameter D 50 , and / or in step a), to increase the mass concentration of the phosphoric acid, and / or
- step b to increase the drying temperature, and / or
- step b to increase the holding time at the maximum drying temperature.
- the median diameter D 50 is preferably less than 90 ⁇ m, preferably less than 80 ⁇ m, preferably less than 70 ⁇ m, preferably less than 60 ⁇ m, preferably less than 50 ⁇ m, preferably less than 40 ⁇ m, and preferably less than 40 ⁇ m. at 30 pm, preferably less than 20 pm, preferably less than 10 pm, preferably less than 5 pm, preferably less than 1 pm, preferably less than 0.5 pm.
- the mixture is preferably carried out at a temperature below 50 ° C, preferably below 30 ° C and / or above 10 ° C, preferably above 15 ° C.
- a mixture made at ambient temperature is well suited.
- the mixing time is adapted to obtain a homogeneous mixture. Those skilled in the art know how to adapt the mixing time according to the mixing equipment used.
- step a) there is no intermediate step between steps a) and b).
- the mixture resulting from step a) does not undergo hydrothermal treatment.
- the drying temperature is preferably greater than 80 ° C, preferably greater than 100 ° C, or even greater than 200 ° C, or even greater than 300 ° C and / or less than 450 ° C, preferably below 400 ° C.
- the drying time is less than 24 hours, preferably less than 15 hours.
- the phenomena of segregation are limited or even eliminated.
- the person skilled in the art knows how to adapt the drying conditions and the shape of the product to be dried, in particular its thickness, so as to eliminate a specific quantity of water.
- the starting charge is determined so that at the end of step b), the product according to the invention is such that the sum of the levels of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases. other than the strengite and metastrengite phases and chosen in groups Go, G P and G H , is greater than 10%, even greater than 20%, even greater than 30%, or even greater than 50%, or even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, even greater than 90%, or even greater than 95%.
- reaction with phosphoric acid advantageously leads to agglomeration of the particles, which makes them easier to handle.
- steps a) and b) are merged.
- the mixture may be carried out in a heating mixer, or raw materials of the feedstock. may be reheated before being introduced into the feedstock. This embodiment is however not preferred.
- the method is preferably such that:
- the feedstock comprises particles of an oxide and / or an iron hydroxide, the molar ratio (Fe + Mn) / P in the feedstock being between 0.9 and 1, 1, preferably substantially equal to 1, wherein the median diameter D 50 is less than 10 ⁇ m, preferably less than 1 ⁇ m, preferably less than 0.5 ⁇ m, and the mass concentration of phosphoric acid H 3 PO 4 being greater than 80%, and
- step b) the drying is carried out at a temperature of between 90 ° C. and 120 ° C., preferably during a holding time at this temperature of between 8 hours and 15 hours.
- the method is preferably such that:
- the feedstock comprises particles of raw materials made of an oxide and / or a manganese hydroxide, the molar ratio (Fe + Mn) / P in the feedstock being between 0.9 and 1, 1, preferably substantially equal to 1, the median diameter D 50 of the raw material particles being less than 60 ⁇ m, preferably less than 50 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, preferably less than 1 ⁇ m, of preferably less than 0.5 ⁇ m, and the mass concentration of phosphoric acid H 3 PO 4 being greater than 80%, and
- step b) the drying is carried out at a temperature of between 90.degree. C. and 120.degree. preferably during a holding time at this temperature between 8 hours and 15 hours.
- the method is preferably such that:
- step a) the starting load comprises
- the molar ratio (Fe + Mn) / P in the feedstock being between 0.9 and 1, preferably substantially equal to 1, with the molar ratio Mn / Fe in the feedstock greater than 2.3, preferably greater than 3.0, preferably greater than 3.5 and less than 9.0, preferably less than 5.7, preferably less than 4.5, the median diameter of the raw material particles being less than 60 pm, preferably less than 50 pm, preferably less than 10 pm, preferably less than 1 pm, preferably less than 0.5 ⁇ m, and the mass concentration of phosphoric acid H 3 PO 4 being greater than 80%, and
- step b) the drying is carried out at a temperature of between 90 ° C. and 120 ° C., preferably during a holding time at this temperature of between 8 hours and 15 hours.
- the method is preferably such that:
- step a) the starting load comprises
- the molar ratio (Fe + Mn) / P in its feedstock being between 0.9 and 1, 1, preferably substantially equal to 1, with the molar ratio Mn / Fe in the feedstock greater than 0.6 , preferably greater than 0.8, preferably greater than 0.9 and less than 1.5, preferably less than 1.2, preferably less than 1.1, the median diameter D 50 of the raw material particles being less than 60 ⁇ m, preferably less than 50 ⁇ m, preferably less than 10 ⁇ m, preferably less than 1 ⁇ , preferably less than 0.5 ⁇ m, and the mass concentration of phosphoric acid H 3 PO 4 being greater than 80%, and
- step b) the drying is carried out at a temperature of between 90 ° C. and 120 ° C., preferably during a holding time at this temperature of between 8 hours and 15 hours.
- step a) and its drying conditions in step b) to make a PO phase.
- the reaction is mainly a surface reaction.
- step c) optional, the product according to the invention obtained at the end of step b) is swept and / or crushed and / or ground. All types of scrubbers, crushers and grinders are usable. Preferably, a jaw crushing is used. In one embodiment, the method comprises a step c).
- step d) the product according to the invention, optionally after grinding and / or grinding and / or crushing, may undergo a granulometric selection operation depending on the intended applications, for example by sieving.
- the product according to the invention is preferably in the form of a set of blocks, the smallest dimension is greater than 3 mm, preferably greater than 5 mm and the largest dimension is less than 200 mm.
- the temperature remains below 600 ° C., preferably below 450 ° C.
- the pressure remains below 5 bar, preferably below 3 bar, preferably below 2 bar, preferably less than 1.5 bar, preferably remains atmospheric pressure.
- a product according to the invention in particular manufactured according to a process according to the invention, preferably has the shape of a block which can be handled without disintegrating.
- the low loss on ignition and the phosphoric setting make it possible to obtain agglomerates, in particular blocks, which can be handled without disintegrating.
- the low loss on ignition also makes it possible to limit the departure of gases during the fusion and thus to better control this step.
- the lower the loss on ignition the better the process of manufacturing the molten material.
- the loss on ignition is less than 10%, or even less than 5%.
- the control of the manufacturing process of the molten material is then optimal.
- phosphoric acid sources typically comprise about 15% water.
- an optimal compromise between the cost and the control of the melting process is obtained with a loss on ignition greater than 1%, or even greater than 5%.
- the water content represents more than 80%, more than 90%, more than 95%, or even substantially 100% of the loss on ignition, in percentage by weight.
- the water content may be less than 25%, preferably less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, or even less than 5%, less than 2%, or even substantially zero.
- the water content is preferably greater than 1%, or even greater than 5%.
- the content of "other elements" is preferably less than 4.0%, preferably less than 3.0%, preferably less than 2.0%, or even less at 1, 0%, or even less than 0.5%.
- the "other elements" are impurities.
- Na ⁇ 2.0% preferably Na ⁇ 1.0%, preferably Na ⁇ 0.5%, preferably Na ⁇ 0.3%, or even Na ⁇ 0.2% and / or
- Ti ⁇ 2.0% preferably Ti ⁇ 1.0%, preferably Ti ⁇ 0.5%, preferably Ti ⁇ 0.3%, preferably Ti ⁇ 0.2%.
- such a method can be implemented in order to manufacture a molten material comprising at least one LAGJXODE phase, in which:
- G is selected from the elements Fe and / or Mn, and optionally Ni, Co, V and mixtures thereof, and
- X comprises P and optionally an element chosen from S, V, Si, Nb, Mo, Al and their mixtures,
- a molten material having at least one crystalline phase of formula (L. has Aa) i + x (G 1. b PG) y (P0 4), preferably of formula Li 1 + x (G) y (P0 4 ), with G selected from the elements Fe and / or Mn.
- said phase may be the LiFePO 4 or LiMnPO 4 or LiMno phase. 8 Fec.2PO,) or LiFe 0.5 Mn 0, 5POi.
- the amount of said LAGJXODE phase, preferably of said phase of formula Li + x (G) y (PO 4 ), with G selected from the elements Fe and / or Mn, on the basis of said part crystallization of the molten material is greater than 50%, preferably greater than 70%, preferably greater than 80%, preferably greater than 90%, preferably greater than 95%, preferably greater than 99%, preferably greater than 99.5%, preferably greater than 99.7%, preferably greater than 99.8%, preferably greater than 99.9%, preferably is substantially 100%.
- a molten material obtained is particularly well suited for application as an electrode of a lithium-ion battery.
- a method comprising the following steps is suitable:
- step A preferably, the product according to the invention is introduced into the feedstock to be melted without having undergone any other heat treatment than drying in step b).
- the chemical and phase determination analyzes were carried out on samples which, after grinding, had a median size of less than 40 ⁇ m.
- the heterogeneity of a product according to the invention is evaluated on the basis of measurements of the heterogeneity made on particles of size between 106 ⁇ m and 250 ⁇ m, possibly obtained after grinding and sieving of the product.
- the nature of the crushing and / or sieving are of no importance on the results, provided that this grinding and / or sieving makes it possible to constitute a significant fraction (for example having more than 5, more than 100, more than 1000 particles) of particles of size between 106 pm and 250 pm.
- the measurement of the contents in the same element, ⁇ and T 2 can easily be performed by an energy spectrometric analysis (or "EDS" in English), by means of a microprobe on a polished section of said particle.
- EDS energy spectrometric analysis
- this method was used to search, in a section of a particle, the regions with the highest content and the lowest content of an element, then the ratio between these maximum and minimum levels was calculated.
- Table 3 the same measurement was made on 5 particles of the same example.
- the detection of inclusions within the product in the form of a particle of size between 106 ⁇ m and 250 ⁇ m, obtained by possible grinding and sieving, can easily be carried out from cliches of said particle. taken using a scanning electron microscope.
- particles of the product are coated with an epoxy resin and then polished to obtain a good surface finish, said polishing being carried out at least with a 1200-grade diamond abrasive disk, preferably with a diamond suspension.
- the polishes are then metallized with gold. Images are then made using a scanning electron microscope (SEM), preferably in a backscattered electron mode to obtain a very good contrast between the inclusions and the other phases present.
- SEM scanning electron microscope
- Each shot has a minimum of 1024x884 pixels, without the scale bar.
- the magnification used is such that at least 3 particles of sizes between 106 ⁇ m and 250 ⁇ m are fully included in the image.
- the image is analyzed using the image J software, available at http://rsbweb.nih.gov/ij/ according to the following 4-step method:
- Step 2 Determining the number of inclusions present in a particle
- Step 3 Determining the surface of the particle
- the determination of the amount of LAGJXODE phase was carried out on the basis of the X-ray diffraction diagrams acquired with a BRUKER D5000 diffractometer provided with a copper DX tube.
- the LAGJXODE phase quantity is equal to 100%.
- Metastrengite and strengite phase rates are conventionally evaluated by the metered additions method, by measuring corresponding areas of diffraction peaks.
- the X-ray diffraction patterns can be obtained with a BRUKER D5000 diffractometer provided with a copper DX tube and a 0.6 mm receiving slot, over an angular range of between 5 ° and 80 °. with a step of 0.02 °, and a counting time of 2 s / step.
- the sample is preferably rotated on itself in order to limit the preferred orientations.
- the International Center for Diffraction Data (ICDD) sheets 01-70-9910 and 01-70-9911 corresponding to the ICDD sheet of metastrengite II and the ICDD record of strengite, respectively, make it possible to identify peaks common to the metastrengite and strengite phases for 2 ⁇ values of 20.4 ° and 18.2 °, a peak considered specific to the metastrengite phase for a 2 ⁇ value of 32.2 ° and a peak specific to the strengite phase for a value 2 ⁇ of 16.2 °. Specific peaks are however lower than common peaks.
- the method of the added additions on the common peaks centered on a 2 ⁇ value of 20.4 ° if these peaks do not show overlap with at least one peak of another phase than the phase to be measured. Otherwise, it is best to apply its method of metered additions on common peaks centered on a value 2 ⁇ of 18.2 ° if these peaks do not show overlap with at least one peak of another phase than the phase to be measured. Otherwise, His method of metered additions is applied to the peak specific to the phase to be measured.
- An X-ray diffraction diagram of the sample to be analyzed makes it possible to identify whether the sample comprises one and / or the other of the metastrengite and strengite phases, depending on whether or not this diagram has peaks with the above-mentioned 2 ⁇ values.
- P denotes the mass percentage, in the standard sample, of the phase to be measured
- C denotes the ratio of the intensity of a peak of the phase considered in the sample to be analyzed to the intensity of the corresponding peak in the standard sample.
- the initial mass of the sample to be analyzed is equal to 2g
- C is equal to 0.6 (ie 60%)
- P is equal to 0.8 (ie 80%)
- a standard sample quantity equal to 0.5x (0.6 / 0.8) x2 is 0.75g
- (0.6 / 0.8) x2 is 1.5g
- 1, 5x (0 , 6 / 0.8) x2 is 2.25g
- 2x (0.6 / 0.8) x2 is 3g, respectively.
- P can be determined by Rietveid analysis. Preferably, P> 80%.
- C can be determined using the "Y-Scale" option of the EVA software, by matching the peak intensities of the phase to be measured of the standard sample with those of the sample to be analyzed.
- the ratio C is substantially the same whatever the peak considered, provided that this peak only concerns one of the metastrengite and strengite phases.
- the rate of the phase considered in the sample to be analyzed is then classically determined by linear regression.
- the raw materials used are as follows: ⁇ powder of Fe 2 O 3 iron oxide particles, whose purity is greater than or equal to 95% by weight and whose median size is equal to 0.3 ⁇ m,
- Fe 3 O 4 iron oxide powder "97% metal base -325 Mesh” marketed by Alfa Aesar,
- the iron oxide particle powder and / or the manganese oxide particle powder is disposed in the vessel of a VMI mixer R601 equipped with a sheet-shaped blade. The mixer is then started and the phosphoric acid is gradually added so as to obtain a homogeneous mixture.
- the mixtures 1 to 7 thus obtained (for the manufacture of Examples 1 to 7, respectively) are transferred into silicone molds having a diameter equal to 24 cm and a height equal to 6 cm.
- step b) said molds are placed in a MEM ERT 749L 250 ° C UFP800 oven at 110 ° C for 12 hours. Once out of the oven, the blocks obtained are demolded and do not flow under their own weight after cooling.
- step c) the blocks are crushed in a RETSCH BB200 crusher.
- Comparative Example 8 is manufactured according to a process equivalent to the process for manufacturing the first compound ("first compound") described in Example 13 of EP 2 546 194: 4.64 grams of an iron oxide powder Fe 3 0 4 and 6.90 grams of a NH 4 H 2 PO 4 ammonium phosphate powder are dry blended in a tungsten carbide mill. The ground mixture obtained is poured into a platinum boat. The nacelle is then placed in a tubular electric furnace and heated at a temperature of 1300 ° C for 30 minutes under a nitrogen atmosphere to melt the ground mixture. The molten mixture is then cooled by pouring into liquid nitrogen. The product obtained is amorphous and no crystalline phase could be demonstrated.
- Comparative Example 9 is a metastrengite powder FePO 4 .2H 2 O sold by the company Budenheim.
- Paf refers to the loss on ignition, measured after heat treatment at 1000 ° C for 2 hours.
- All the analyzed particles of the product according to Example 1 comprise first and second regions having first and second contents, T 1 and T 2 respectively, in element Fe and element P whose ratio T-
- All the analyzed particles of the product according to Example 2 comprise first and second regions having first and second contents, T, and T 2 respectively, in element Fe and element P whose ratio Tj / T 2 is greater than 1, 4, said particles all having first and second regions having first and second contents, ⁇ and ⁇ 2 respectively, in element P whose ratio Ti / T 2 is greater than or equal to 24.3-
- 40% in number of the analyzed particles of the product according to Example 3 comprise first and second regions having first and second contents, T- and T 2, respectively, in Fe element and in element P whose ratio Ti / T 2 is greater than 2.1, the said particles all having first and second regions having first and second contents, Ti and T 2 respectively, P element whose ratio ⁇ ⁇ 2 is greater than or equal to 22.3.
- All the analyzed particles of the product according to Example 4 comprise first and second regions having first and second contents, T and T 2, respectively, in element Fe and in element P whose ratio Ti / T 2 is greater than 1, 4 said particles all having first and second regions having first and second contents, T 1 and T 2, respectively, in Fe element whose ratio T 1 T 2 is greater than or equal to 1.5.
- All the analyzed particles of the product according to Example 5 comprise first and second regions having first and second contents, T- and T 2, respectively, in element Mn and element P whose Ti / T ratio 2 is greater than 1 , 6, said particles all having first and second regions having first and second contents, T. and T 2 respectively, in element P whose ratio T / T 2 is greater than or equal to 12.2.
- All the analyzed particles of the product according to Example 6 comprise first and second regions having first and second contents, T f and T 2 respectively, in element Mn, element Fe and element P whose ratio ⁇ ⁇ 2 is greater than at 2.1, said particles all having first and second regions having first and second contents, Tt and T 2 respectively, in Fe element whose ratio T 1 / T 2 is greater than or equal to 33.2.
- All the analyzed particles of the product according to Example 7 comprise first and second regions having first and second contents, Ti and T 2 respectively, in element Mn, element Fe and element P whose ratio Ti / T 2 is greater at 6.5, said particles all having first and second regions having first and second contents, T, and T 2 respectively, in Mn element whose ratio T, / T 2 is greater than or equal to 27.5.
- All analyzed particles of the product according to Comparative Example 8 and the product according to Comparative Example 9 are homogeneous and have first and second regions having first and second contents, T and T 2 respectively, in Fe element and in element P whose ratio ⁇ / ⁇ 2 is equal to 1.
- the products of the examples according to the invention comprise at least 40% of particles comprising at least one inclusion.
- the products of Comparative Examples 8 and 9 do not include inclusion.
- the following starting raw materials were then intimately mixed in a mixer, from a stage A):
- lithium carbonate powder Li 2 CO 3 the purity of which is greater than 99% by weight and whose median size is less than 420 ⁇ m: 16.5% by weight,
- the initial charge weighing 4 kg, was poured into a Herault-type arc melting furnace. During a step B), it was then melted following a melting with a voltage of 120 volts, an instantaneous power of 48 kW, and an applied energy substantially equal to 1200 kWh / T, in order to melt the entire starting load in a complete and homogeneous way. The fusion took place under air.
- step C the liquid mass was then cast to form a net.
- a compressed dry air blow at room temperature and at an overpressure of 1 bar, broke the net and dispersed the molten liquid in droplets.
- the melted particles may be spherical or not, hollow or solid. They had a size between 0.005 mm and 5 mm.
- the low loss of fire of the products according to the invention advantageously allows a very good control of the process of manufacturing materials rich in LAGJXODE phase (s), thus conferring on it a good reliability.
- the product seion the invention easily manipulated and without risk, allows the manufacture by melting phase rich materials (s) LAGJXODE, can be manufactured in industrial quantities and at a reduced cost.
- the products according to the invention are not limited to particular shapes or dimensions.
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Abstract
The present invention concerns a product having a loss on ignition at 1000°C of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in mass percentages and for a total of 100%: - 17.0% < P < 27.0%, Fe + Mn such that the molar ratio (Fe + Mn)/P is 0.4 < (Fe + Mn)/P < 1.4, elements other than P, Fe, Mn, H and O < 5.0%, H ÷ O: make up the remainder to 100%), the product comprising a phase, referred to as "PO", other than strengite or a metastrengite, said phase comprising oxygen and phosphorus elements and the iron element or the manganese element, and a crystallised phase (which can be phase PO, or not) chosen from group GO consisting of the crystallised phases of iron oxides, the crystallised phases of manganese oxides, the crystallised phases of mixed iron and manganese oxides, or from group GP consisting of the crystallised phases of iron phosphates, the crystallised phases of manganese phosphates, the crystallised phases of mixed iron and manganese phosphates, or from group GH consisting of the crystallised phases of iron hydroxides and the crystallised phases of manganese hydroxides, said product being such that, after optional crushing into the form of particles, more than 30% by number of the particles that have a size of between 106 µm and 250 µm are heterogeneous particles, a heterogeneous particles being a particle comprising, in the cross section of the particle, first and second regions having first and second contents of a same element, ΤΊ and T2 respectively, such that ratio Tf/T2 is greater than 1.3, the element being Fe or Mn or P, the first and second regions each having a surface area greater than 1 µm2.
Description
Produit de phosphore, et de fer et/ou de manganèse Product of phosphorus, and iron and / or manganese
Domaine technique Technical area
L'invention concerne un produit à base de phosphore d'une part et de fer et/ou de manganèse d'autre part, ou « produit PFM », et un procédé de fabrication d'un tel produit. Ce produit peut être notamment utiiisé comme matière première pour ia fabrication d'un matériau riche en phase(s) de formule (U1-aAa)i+x(G .bJb)y[(X04) .dDd]zEe, dans laquelle : The invention relates to a product based on phosphorus on the one hand and iron and / or manganese on the other hand, or "PFM product", and a method of manufacturing such a product. This product can especially be used as a raw material for the manufacture of a material rich in phase (s) of formula (U 1 -a A a ) i + x (G b b b ) y [( X O 4 ). d D d] z E e, wherein:
• Li est l'élément lithium, • Li is the lithium element,
• A est un substituant du lithium choisi parmi les éléments Na, K, H et leurs mélanges, a étant inférieur ou égal à 0,2 (taux de substitution inférieur ou égal à 20% atomique), A is a lithium substituent chosen from the elements Na, K, H and their mixtures, a being less than or equal to 0.2 (substitution ratio less than or equal to 20 atomic%),
• G est choisi parmi les éléments Fe, Mn, Ni, Co, V et leurs mélanges, G is selected from Fe, Mn, Ni, Co, V and their mixtures,
® J est un substituant de G choisi parmi Nb, Y, Mg, B, Ti, Cu, Cr et leurs mélanges, b étant inférieur ou égal à 0,5 (taux de substitution inférieur ou égal à 50% atomique), J is a substituent of G selected from Nb, Y, Mg, B, Ti, Cu, Cr and mixtures thereof, b being less than or equal to 0.5 (substitution ratio less than or equal to 50 atomic%),
• X04 est un oxoanion dans lequel O désigne l'élément oxygène et X est choisi parmi les éléments P, S, V, Si, Nb, Mo, Al et leurs mélanges, X0 4 is an oxoanion in which O denotes the oxygen element and X is chosen from P, S, V, Si, Nb, Mo, Al and their mixtures,
« D est choisi parmi les anions F", OH", Ci" et leurs mélanges, d étant inférieur ou égal à 0,35 (taux de substitution inférieur ou égal à 35% atomique), d pouvant être nul,"D is chosen from F " anions, OH " , Ci " and their mixtures, d being less than or equal to 0.35 (substitution ratio less than or equal to 35 at%), d being zero,
• E est choisi parmi l'élément F, l'élément Ci, l'élément O, le groupement OH, et leurs mélanges, E is chosen from the element F, the element Ci, the element O, the group OH, and their mixtures,
• 0 e < 2, • 0 e <2,
• -0,2≤x < 2, • -0,2≤x <2,
« 0,9 < y < 2, "0.9 <y <2,
• 1 < z < 3. • 1 <z <3.
Par souci de clarté, ces phases sont appelées « phases LAGJXODE ». For the sake of clarity, these phases are called "LAGJXODE phases".
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel matériau riche en phase(s) LAGJXODE à partir d'une charge de départ comportant ledit produit PFM. The invention also relates to a process for manufacturing such a material rich in LAGJXODE phase (s) from a feedstock comprising said PFM product.
Etat de la technique State of the art
Les batteries lithium-ion, fabriquées en grandes quantités, peuvent incorporer des matériaux riches en phases LAGJXODE, notamment pour la fabrication de leurs matériaux de cathode. Leurs performances ainsi que leurs durées de vie sont dépendantes, entre autres, de la richesse en phases LAGJXODE du matériau utilisé.
Dans cette application à des batteries lithium-ion, la fabrication de matériaux riches en phase{s) LAGJXODE, comporte une étape d'insertion d'un élément, par exemple le lithium et/ou le fer, dans un squelette de phase métastrengite II, FeP04.2H20, présentant une structure cristalline monoclinique, en particulier par f ittage en phase solide ou par chimie douce. Ce type de procédé conduit cependant à des coûts élevés. Lithium-ion batteries, manufactured in large quantities, can incorporate materials rich in LAGJXODE phases, especially for the manufacture of their cathode materials. Their performances as well as their lifetimes depend on, among other things, the LAGJXODE phase richness of the material used. In this application to lithium-ion batteries, the manufacture of phase-rich materials LAGJXODE comprises a step of insertion of an element, for example lithium and / or iron, into a metastrengite II phase skeleton. , FeP0 4 .2H 2 0, having a monoclinic crystalline structure, in particular by solid phase fterylation or by soft chemistry. This type of process, however, leads to high costs.
Le Demandeur a récemment découvert qu'un procédé par fusion permet, de manière surprenante, également de fabriquer un matériau fondu très riche en phase LAGJXODE adapté à la fabrication de batteries lithium-ion. Cette découverte a fait l'objet de la demande de brevet PCT/IB2012/053634. The Applicant has recently discovered that a fusion process makes it possible, surprisingly, also to manufacture a very rich melting material in the LAGJXODE phase suitable for the manufacture of lithium-ion batteries. This discovery was the subject of patent application PCT / IB2012 / 053634.
Un objet de l'invention est de fournir de nouvelles matières premières convenant à la fabrication d'un matériau fondu riche en phase LAGJXODE destiné à la fabrication de batteries lithium-ion. En particulier, ces matières premières doivent présenter un bon compromis entre leur maniabilité, leur coût, leur danger potentiel et leur compatibilité avec le procédé de fabrication du matériau fondu très riche en phase LAGJXODE. An object of the invention is to provide new raw materials suitable for the manufacture of a molten material rich phase LAGJXODE for the manufacture of lithium-ion batteries. In particular, these raw materials must present a good compromise between their workability, their cost, their potential danger and their compatibility with the manufacturing process of the very rich molten material in the LAGJXODE phase.
WO2008/067677 décrit l'utilisation d'un précurseur de UFeP04, comme la phase métastrengite II, se présentant sous la forme d'un réseau cristallin ayant une structure et une porosité adaptées. WO2008 / 067677 describes the use of a UFePO 4 precursor, such as the metastrengite II phase, in the form of a crystal lattice having a suitable structure and porosity.
Résumé de l'invention Summary of the invention
L'invention concerne un produit présentant une perte au feu à 1000°C inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un total de 100% : The invention relates to a product having a loss on ignition at 1000 ° C of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 27,0%, - 17.0% <P <27.0%,
- Fe + Mn tel que le rapport molaire (Fe + Mn)/P soit tel que 0,4 < (Fe + n)/P < 1 ,4 (et donc 18,8% < Fe + Mn < 45,2%), Fe + Mn such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.4 <(Fe + n) / P <1.4 (and thus 18.8% <Fe + Mn <45.2% )
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
- H + O : complément à 100 %, - H + O: 100% complement,
le produit comportant the product comprising
- une phase, dite « PO », autre que la strengite (phase FeP04.2H20 cristallisée dans la structure orthorhombique) ou une métastrengite, ladite phase comportant des éléments oxygène et phosphore d'une part et l'élément fer et/ou l'élément manganèse d'autre part, et a phase, called "PO", other than strengite (phase FePO 4 .2H 2 O crystallized in the orthorhombic structure) or metastrengite, said phase comprising elements oxygen and phosphorus on the one hand and the element iron and / or the manganese element on the other hand, and
- une phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non) et choisie :
o dans ie groupe Go constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse, ou a crystallized phase (which may be the PO phase or not) and chosen: in the group GB consisting of the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or
o dans ie groupe GP constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer, les phases cristallisées de phosphates de manganèse, les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G P constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese, or
o dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer et les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse. in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides and the crystalline phases of manganese hydroxides.
La phase PO peut être cristallisée ou non. The PO phase can be crystallized or not.
Lorsque la phase PO est une dite phase cristallisée, le produit comporte une phase PO et une dite phase cristallisée qui sont confondues. When the PO phase is a said crystallized phase, the product comprises a PO phase and a said crystallized phase which are combined.
Les phases cristallisées d'oxydes de fer sont de préférence Fe203 et/ou Fe304. The crystalline phases of iron oxides are preferably Fe 2 O 3 and / or Fe 3 O 4 .
Les phases cristallisées d'oxydes de manganèse sont de préférence MnO et/ou M 203 et/ou Mn02 et/ou n304. The crystalline phases of manganese oxides are preferably MnO and / or M 2 0 3 and / or MnO 2 and / or n 3 O 4 .
De préférence un produit selon l'invention est hétérogène, c'est-à-dire tel que, après broyage éventuel pour obtenir des particules qui présentent une taille comprise entre 106 pm et 250 pm (le broyage n'étant nécessaire que s'il n'est pas possible d'obtenir de telles particules sans broyage), pius de 30% en nombre des particules qui présentent une taille comprise entre 106 pm et 250 pm sont des particules hétérogènes, une particule hétérogène étant une particule comportant, dans une coupe de la particule, des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs en un même élément, ΤΊ et T2 respectivement, telles que le rapport Ti/T2 est supérieur à 1 ,3, l'élément étant Fe ou Mn ou P, les première et deuxième régions présentant chacune une surface supérieure à 1 pm2. Autrement dit, dans Sa tranche granulométrique entre 106 pm et 250 pm, plus de 30% en nombre des particules sont hétérogènes. Preferably a product according to the invention is heterogeneous, that is to say such that, after optional grinding to obtain particles which have a size between 106 pm and 250 pm (grinding being necessary only if it is not possible to obtain such particles without grinding), more than 30% by number of particles having a size of between 106 μm and 250 μm are heterogeneous particles, a heterogeneous particle being a particle comprising, in a section of the particle, first and second regions having first and second contents in the same element, Τ Ί and T 2 respectively, such that the ratio Ti / T 2 is greater than 1, 3, the element being Fe or Mn or P, the first and second regions each having an area greater than 1 pm 2 . In other words, in its particle size range between 106 μm and 250 μm, more than 30% by number of the particles are heterogeneous.
Cette caractéristique permet notamment de distinguer un produit selon l'invention des produits obtenus par fusion qui, en conséquence, sont particulièrement homogènes, comme ceux décrits dans EP 2 546 194 ou WO 2013/011452. Il en est de même des produits fabriqués par voie hydrothermale, qui se caractérisent par une homogénéité très élevée. Les articles « Hydrothermal Synthesis and Structure of the Solid Solution (Feo^Mrto,^ (P04)-2H20", par N. Belfguira et al, j. Chem. Crystallogr. (201 1 ); "Some transition met! (oxy) hosphates and vanadium oxides for lithium batteries", par M. Whittingham et al, J. Mater. Chem., 2005, 15,
3362-3379, ou "Structure of MnP04.H20 by Sync rotron X-Ray Powder Diffraction", by P. Ughtfoot ef al, Inorg. Chem. 1987, 26, 3544-3547 illustrent la fabrication de produits par voie hydrothermale. This characteristic makes it possible in particular to distinguish a product according to the invention from the products obtained by melting which, consequently, are particularly homogeneous, such as those described in EP 2 546 194 or WO 2013/011452. The same is true of hydrothermally produced products, which are characterized by very high homogeneity. The articles "Hydrothermal Synthesis and Structure of the Solid Solution (Feo-Mrto , P0 4 ) -2H 2 O", by N. Belfguira et al., Chem Crystallogr., (201 1); (oxy) hosphates and vanadium oxides for lithium batteries ", by M. Whittingham et al, J. Mater Chem, 2005, 15, 3362-3379, or "Structure of MnP0 4 .H 2 0 by Sync Rotron X-Ray Powder Diffraction", by P. Ughtfoot et al., Inorg. Chem. 1987, 26, 3544-3547 illustrate the manufacture of products by hydrothermal route.
De préférence, le rapport T^fT2 est supérieur à 1 ,3 pour plus d'un des éléments Fe, Mn et P. Par exemple, une particule peut être hétérogène de par la présence d'une inclusion de Fe et/ou d'une inclusion de Mn. Une particule peut être également hétérogène de par la présence d'un gradient de concentration en un desdits éléments, pourvu que la teneur dans la région la plus concentrée soit plus de 1 ,3 fois supérieure à la teneur dans la région la moins concentrée. Preferably, the ratio T fT 2 is greater than 1.3 for more than one of the elements Fe, Mn and P. For example, a particle may be heterogeneous by the presence of an inclusion of Fe and / or an inclusion of Mn. A particle may also be heterogeneous by the presence of a concentration gradient in one of said elements, provided that the content in the most concentrated region is more than 1.3 times greater than the content in the least concentrated region.
De préférence les première et deuxième régions présentent chacune une surface supérieure à 2 μιη2, de préférence supérieure à 3 pm2, de préférence supérieure à 4 pm2 t de préférence supérieure à 5 pm2 . Preferably the first and second regions each have an area greater than 2 μιη 2, preferably greater than 3 pm 2, preferably greater than 4 pm 2 t of preferably greater than 5 pm 2.
Un produit hétérogène peut notamment être fabriqué suivant un procédé selon l'invention décrit ci-après. A heterogeneous product may in particular be manufactured according to a method according to the invention described below.
Comme on le verra plus en détail dans la suite de ia description, un tel produit, ci-après « produit selon l'invention », permet de fabriquer, de manière fiable, en particulier suivant le procédé décrit dans PCT/ÎB2012/053634, un matériau riche en phase LAGJXODE adapté à la fabrication de batteries lithium-ion. En outre, ce produit ne comporte pas de produit dangereux, comme l'acide phosphorique et peut être fabriqué en quantités industrielles, à un coût réduit. Enfin, il est facilement manipulable. As will be seen in more detail in the following description, such a product, hereinafter "product according to the invention", makes it possible to manufacture, reliably, in particular according to the method described in PCT / IB2012 / 053634, a LAGJXODE phase-rich material suitable for the manufacture of lithium-ion batteries. In addition, this product does not contain a hazardous product, such as phosphoric acid and can be manufactured in industrial quantities, at a reduced cost. Finally, it is easily manipulated.
De préférence, un produit selon l'invention comporte encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : Preferably, a product according to the invention also comprises one or more of the following optional characteristics:
- La teneur massique en élément P est supérieure à 18%, de préférence supérieure à 19%, voire supérieure à 20% et/ou inférieure à 23%, de préférence inférieure à 22%, voire inférieure à 21 %. - The mass content of element P is greater than 18%, preferably greater than 19%, or even greater than 20% and / or less than 23%, preferably less than 22%, or even less than 21%.
- La teneur massique totale en éléments Fe et Mn, Fe + Mn, est supérieure à 25%, de préférence supérieure à 30%, de préférence supérieure à 32%, de préférence supérieure à 34%, de préférence supérieure à 36% et/ou inférieure à 42%, de préférence inférieure à 40%, de préférence inférieure à 38%. The total mass content of elements Fe and Mn, Fe + Mn, is greater than 25%, preferably greater than 30%, preferably greater than 32%, preferably greater than 34%, preferably greater than 36%, and or less than 42%, preferably less than 40%, preferably less than 38%.
- La teneur massique en élément Fe est supérieure à 3,7%, de préférence supérieure à 5,6%, de préférence supérieure à 6,7%.
- Le rapport molaire (Fe + n)/P est supérieur à 0,5, de préférence supérieur à 0,6, de préférence supérieur à 0,8, de préférence supérieur à 0,9, et/ou inférieur à 1 ,2 de préférence inférieur à 1 ,1. De préférence, le rapport molaire (Fe + Mn)/P est sensiblement égal à 1.- The mass content of Fe element is greater than 3.7%, preferably greater than 5.6%, preferably greater than 6.7%. The molar ratio (Fe + n) / P is greater than 0.5, preferably greater than 0.6, preferably greater than 0.8, preferably greater than 0.9, and / or less than 1, 2 preferably less than 1.1. Preferably, the molar ratio (Fe + Mn) / P is substantially equal to 1.
- Dans un mode de réalisation, le rapport molaire Mn/Fe est supérieur à 2,3, de préférence supérieur à 3, de préférence supérieur à 3,5 et inférieur à 9, de préférence inférieur à 7, de préférence inférieur à 5,7, de préférence inférieur à 4,5. In one embodiment, the molar ratio Mn / Fe is greater than 2.3, preferably greater than 3, preferably greater than 3.5 and less than 9, preferably less than 7, preferably less than 5, 7, preferably less than 4.5.
- Dans un mode de réalisation, le rapport molaire Mn/Fe est supérieur à 0,6, de préférence supérieur à 0,8, de préférence supérieur à 0,9 et inférieur à 1 ,5, de préférence inférieur à 1 ,2, de préférence inférieur à 1 ,1. In one embodiment, the molar ratio Mn / Fe is greater than 0.6, preferably greater than 0.8, preferably greater than 0.9 and less than 1.5, preferably less than 1.2, preferably less than 1.1.
- 32,8% < H + O < 53,2%. - 32.8% <H + O <53.2%.
- H < 5,0%, de préférence H < 3,0%, de préférence H < 1 ,0%. H <5.0%, preferably H <3.0%, preferably H <1.0%.
- La somme des teneurs en autres éléments que P, Fe, Mn, H et O est inférieure à 4,0%, de préférence inférieure à 3,0%, voire inférieure à 2,0%, voire inférieure à 1 ,0%, voire inférieure à 0,5%. The sum of the contents of other elements than P, Fe, Mn, H and O is less than 4.0%, preferably less than 3.0%, or even less than 2.0%, or even less than 1.0%; or even less than 0.5%.
- La perte au feu est inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, de préférence inférieure à 10%, et/ou supérieure à 1 %, voire supérieure à 2%, voire supérieure à 5%. - The loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 2%, or even greater than 5%.
- Après perte au feu, les oxydes et phosphates représentent plus de 80%, plus de 85%, plus de 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% de la masse du produit. - After loss on ignition, the oxides and phosphates represent more than 80%, more than 85%, more than 90%, more than 95%, or even substantially 100% of the mass of the product.
- La phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non) est de préférence choisie dans le groupe Go et/ou dans le groupe GH et/ou dans le groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de manganèse et les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse. The crystallized phase (which may be the PO phase or not) is preferably chosen from the Go group and / or from the group G H and / or from the group constituted by the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese.
- La teneur massique en élément Fe est supérieure à 3,7%, de préférence supérieure à 5,6%, de préférence supérieure à 6,7% et la phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non) est de préférence choisie dans le groupe G0 et/ou dans ie groupe GH et/ou dans le groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de manganèse et les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse. - The mass content of Fe element is greater than 3.7%, preferably greater than 5.6%, preferably greater than 6.7% and the crystallized phase (which may be the PO phase or not) is preferably chosen in the group G 0 and / or in the group G H and / or in the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese.
- Les phases cristallisées de phosphates de fer, de phosphates de manganèse, de phosphates mixtes de fer et de manganèse sont de préférence FeP04, MnP04, MnP0 .nH20, «n» étant un nombre entier supérieur à 0, Fe3H9(P0 )6.6H20, FeH3P2Oe.H20, Fe3Hi5P8032.4H70 et leurs mélanges, de préférence FeP04, nP04, MnP04.H20, Fe3H9(P04)6.6H20, FeH3P206.H20, Fe3H15P8032.4H20, et leurs mélanges. The crystallized phases of iron phosphates, manganese phosphates, mixed iron phosphates and manganese are preferably FePO 4 , MnPO 4 , MnPO 2 .nH 2 O, "n" being an integer greater than 0, Fe 3 H 9 (PO) 6 .6H 2 O, FeH 3 P 2 O e .H 2 O, Fe 3 H 5 P 8 O 32 .4H 7 O and mixtures thereof, preferably FePO 4 , nPO 4 , MnPO 4 H 0 2, Fe 3 H 9 (P0 4) 6 .6H 2 0, FeH 3 P 2 0 6 .H 2 0, Fe 3 P 8 H 15 0 32 .4H 2 0, and mixtures thereof.
- Le produit comporte une combinaison
- d'une phase choisie dans le groupe G0 ou dans le groupe GH ou dans le groupe constitué par ies phases cristallisées de phosphates de manganèse et les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse d'une part, et - The product has a combination a phase chosen from the group G 0 or the group G H or from the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese on the one hand, and
- d'une phase choisie dans Se groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer d'autre part. a phase chosen from the group consisting of the crystallized phases of iron phosphates on the other hand.
- De préférence, ladite combinaison est choisie parmi les combinaisons d'une phase choisie parmi Fe203 et/ou Fe304 et/ou MnO et/ou Mn203 et/ou Mn02 et/ou Mn304 et/ou Fe(OH)2, FeO(OH), Fe(OH)3, Mn(OH)2 et/ou MnP04, et/ou MnP04.nH20, «n» étant un nombre entier supérieur à 0 d'une part, et d'une phase choisie parmi FeP04, et/ou Fe3H9{P04)6.6H20, et/ou FeH3P208,H20, et/ou Fe3H15 8032,4H20 d'autre part. Preferably, said combination is chosen from combinations of a phase chosen from Fe 2 O 3 and / or Fe 3 O 4 and / or MnO and / or Mn 2 O 3 and / or MnO 2 and / or Mn 3 0 4 and / or Fe (OH) 2 , FeO (OH), Fe (OH) 3 , Mn (OH) 2 and / or MnPO 4 , and / or MnPO 4 .nH 2 O, where "n" is a higher integer at 0 on the one hand, and a phase selected from FePO 4 , and / or Fe 3 H 9 (PO 4 ) 6 .6H 2 O, and / or FeH 3 P 2 O 8 , H 2 O, and / or Fe 3 H 15 8 O 32 , 4H 2 O on the other hand.
- Les phases cristallisées d'hydroxydes de fer et les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse sont de préférence choisis dans le groupe formé par Fe(OH)2, FeO(OH), Fe(OH}3, Mn{OH)2. The crystallized phases of iron hydroxides and the crystalline phases of manganese hydroxides are preferably selected from the group formed by Fe (OH) 2 , FeO (OH), Fe (OH) 3 , Mn (OH) 2 .
- Le taux de phase strengite est inférieur à 80%, de préférence inférieur à 70%, de préférence inférieur à 60%, de préférence inférieur à 50%, de préférence inférieur à 40%, de préférence inférieur à 30%, de préférence inférieur à 20%, voire inférieur à 10%, voire inférieur à 5%. Dans un mode de réalisation, ie produit ne contient sensiblement pas de phase strengite. - The strengite phase rate is less than 80%, preferably less than 70%, preferably less than 60%, preferably less than 50%, preferably less than 40%, preferably less than 30%, preferably less than at 20%, or even less than 10%, or even less than 5%. In one embodiment, the product contains substantially no strengite phase.
- Le taux de phase métastrengite est inférieur à 80%, de préférence inférieur à 70%, de préférence inférieur à 60%, de préférence inférieur à 50%, de préférence inférieur à 40%, de préférence inférieur à 30%, de préférence inférieur à 20%, voire inférieur à 10%, voire inférieur à 5%. Dans un mode de réalisation, le produit ne contient sensiblement pas de phase métastrengite. - The metastrengite phase rate is less than 80%, preferably less than 70%, preferably less than 60%, preferably less than 50%, preferably less than 40%, preferably less than 30%, preferably less than at 20%, or even less than 10%, or even less than 5%. In one embodiment, the product contains substantially no metastrengite phase.
- La somme des taux de phases strengite et métastrengite est inférieure à 80%, de préférence inférieure à 70%, de préférence inférieure à 60%, de préférence inférieure à 50%, de préférence inférieure à 40%, de préférence inférieure à 30%, de préférence inférieure à 20%, voire inférieure à 10%, voire inférieure à 5%. Dans un mode de réalisation, ie produit ne contient sensiblement pas de phases strengite et métastrengite. The sum of the strengite and metastrengite phase levels is less than 80%, preferably less than 70%, preferably less than 60%, preferably less than 50%, preferably less than 40%, preferably less than 30%; preferably less than 20%, even less than 10%, or even less than 5%. In one embodiment, the product contains substantially no strengite and metastrengite phases.
- Dans un mode de réalisation, la somme des taux de toutes les phases PO, voire de toutes les phases cristallisées autres que les phases strengite et métastrengite, est supérieure à 10%, voire supérieure à 20%, voire supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%, voire supérieure à 95%. In one embodiment, the sum of the rates of all the PO phases, indeed of all the crystallized phases other than the strengite and metastrengite phases, is greater than 10%, even greater than 20%, or even greater than 30%, or even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, even greater than 90%, or even greater than 95%.
- Dans un mode de réalisation, la somme des taux de toutes les phases PO, voire des taux de toutes les phases cristallisées autres que les phases strengite et métastrengite et choisie(s)
dans les groupes Go, GP, et GH est supérieure à 10%, voire supérieure à 15%, voire supérieure à 20%, voire supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%, voire supérieure à 95%. In one embodiment, the sum of the rates of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases other than the strengite and metastrengite phases, and chosen in the groups Go, G P and G H is greater than 10%, even greater than 15%, even greater than 20%, even greater than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, or even greater than 70%, even greater than 80%, even greater than 90%, or even greater than 95%.
- Dans un mode de réalisation, la somme des taux de toutes les phases PO, voire des taux de toutes les phases cristallisées autres que les phases strengite. et métastrengite et choisie(s) dans le groupe G0 est supérieure à 10%, voire supérieure à 20%, voire supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%. In one embodiment, the sum of the rates of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases other than the strengite phases . and metastrengite and selected in group G 0 is greater than 10%, even greater than 20%, even greater than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, or even greater at 80% or even greater than 90%.
- Dans un mode de réalisation, la somme des taux de toutes les phases PO, voire des taux de toutes les phases cristallisées autres que les phases strengite et métastrengite et choisie{s) dans le groupe GP est supérieure à 10%, voire supérieure à 20%, votre supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%. In one embodiment, the sum of the rates of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases other than the strengite and metastrengite phases and chosen in the G P group, is greater than 10% or greater. at 20%, your higher than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, or even greater than 90%.
- Dans un mode de réalisation, fa somme des taux de toutes les phases PO, voire des taux de toutes les phases cristallisées autres que Ses phases strengite et métastrengite et choisie(s) dans le groupe GH est supérieure à 10%, voire supérieure à 20%, voire supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%. In one embodiment, the sum of the levels of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases other than its strengite and metastrengite phases and chosen in the G H group, is greater than 10% or greater. at 20%, even greater than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, or even greater than 90%.
La phase cristallisée est choisie : The crystallized phase is chosen:
- si le rapport molaire (Fe + n)/P est supérieur ou égal à 0,8 ; if the molar ratio (Fe + n) / P is greater than or equal to 0.8;
dans le groupe Go constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse, ou in the group Go consisting of the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or
dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer et les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse, ou in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides and the crystallized phases of manganese hydroxides, or
dans le groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de manganèse et les phases cristallisées de phosphates mixtes de manganèse et de fer, in the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of manganese and iron,
- si le rapport molaire (Fe + Mn)/P est tel que 0,4 < (Fe + n)/P < 0,8 : if the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.4 <(Fe + n) / P <0.8:
dans le groupe G0 constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, (es phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse, ou
S dans le groupe Gp constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer, les phases cristallisées de phosphates de manganèse, les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G 0 constituted by the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or S in the group Gp constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed iron and manganese phosphates, or
dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer et les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse. in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides and the crystallized phases of manganese hydroxides.
- Dans un mode de réalisation, ia somme des taux de toutes ies phases cristallisées d'oxydes de fer, de toutes ies phases cristallisées d'oxydes de manganèse et de toutes ies phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse est supérieure à 10%, voire supérieure à 20%, voire supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%, voire supérieure à 95%. In one embodiment, the sum of the levels of all the crystalline phases of iron oxides, of all the crystalline phases of manganese oxides and of all the crystalline phases of mixed oxides of iron and manganese is greater than 10%, even greater than 20%, even greater than 30%, even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, even greater than 90%, or even greater than 95% .
- Dans un mode de réalisation, la somme des taux de toutes les phases cristallisées de phosphates(s) du groupe GP est supérieure à 10%, voire supérieure à 20%, voire supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%. In one embodiment, the sum of the rates of all the crystalline phases of phosphates of the G P group is greater than 10%, even greater than 20%, or even greater than 30%, or even greater than 50%, or even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, or even greater than 90%.
- Dans un mode de réalisation, la somme des taux de toutes les phases cristallisées d'hydroxyde(s) du groupe GH est supérieure à 10%, voire supérieure à 20%, voire supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%. In one embodiment, the sum of the levels of all the crystallized phases of hydroxide (s) of the group G H is greater than 10%, even greater than 20%, or even greater than 30%, or even greater than 50%, even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, or even greater than 90%.
- Le produit comporte de la métastrengite et une phase cristallisée autre que ia métastrengite et de préférence choisie dans le groupe G0, de préférence une phase cristallisée d'un oxyde de fer ou une phase cristallisée d'oxyde de manganèse. The product comprises metastrengite and a crystalline phase other than metastrengite and preferably selected from the group G 0 , preferably a crystalline phase of an iron oxide or a crystalline phase of manganese oxide.
- Dans un mode de réalisation, le produit est tel que la fraction des particules présentant une taille comprise entre 106 pm et 250 μιη, obtenue après broyage et/ou tamisage éventuei(s) du produit, comporte, plus de 40%, de préférence plus de 50%, de préférence plus de 60%, de préférence plus de 70%, de préférence plus de 80%, voire plus de 90%, en nombre de particules hétérogènes qui présentent un rapport J^U2 de préférence supérieur à 1 ,4, de préférence supérieur à 1 ,5, de préférence supérieur à 1 ,7, de préférence supérieur à 2, de préférence supérieur à 3, . de préférence supérieur à 5, de préférence supérieur à 7, de préférence supérieur à 10, de préférence supérieur à 15, de préférence supérieur à 20, de préférence supérieur à 25, de préférence supérieur à 30, de préférence supérieur à 40, de préférence supérieur à 50, voire supérieur à 60, voire supérieur à 100. - In one embodiment, the product is such that the fraction of particles having a size of between 106 μm and 250 μm, obtained after grinding and / or sieving the product (s), comprises more than 40%, preferably more than 50%, preferably more than 60%, preferably more than 70%, preferably more than 80%, or even more than 90%, in number of heterogeneous particles which have a ratio J 2 U 2 preferably greater than 1 , 4, preferably greater than 1, 5, preferably greater than 1, 7, preferably greater than 2, preferably greater than 3, preferably greater than 5, preferably greater than 7, preferably greater than 10, preferably greater than 15, preferably greater than 20, preferably greater than 25, preferably greater than 30, preferably greater than 40, preferably greater than 50, even greater than 60, or even greater than 100.
- Dans un mode de réalisation, le produit est tel que la fraction des particules présentant une taille comprise entre 106 μιτι et 250 um, obtenue après broyage et/ou tamisage éventuel(s) du produit, comporte, plus de 40%, de préférence plus de 50%, de préférence plus de 60%,
de préférence plus de 70%, de préférence plus de 80%, voire plus de 90%, en nombre des particules hétérogènes qui présentent un rapport Tf/T2 inférieur à 200, de préférence inférieur à 100, de préférence inférieur à 70, de préférence inférieur à 60. - In one embodiment, the product is such that the fraction of particles having a size between 106 μιτι and 250 μm, obtained after grinding and / or sieving (s) of the product, comprises more than 40%, preferably more than 50%, preferably more than 60%, preferably more than 70%, preferably more than 80%, or even more than 90%, by number of heterogeneous particles which have a T f / T 2 ratio of less than 200, preferably less than 100, preferably less than 70, preferably less than 60.
- La fraction des particules présentant une taille comprise entre 106 μιτι et 250 Mm, obtenue après broyage et/ou tamisage éventuel(s) du produit, comporte plus de 30%, de préférence plus de 40%, voire plus de 50%, voire plus de 60%, voire plus de 70%, voire plus de 80%, en nombre de particules dont une desdites régions est une inclusion, une inclusion étant une région présentant une surface comprise entre 5 et 150 pm2 et constituée, pour plus de 50% en masse d'un même élément choisi parmi Fe, Mn et P. The fraction of the particles having a size of between 106 μm and 250 μm, obtained after grinding and / or sieving (if any) of the product, comprises more than 30%, preferably more than 40%, or even more than 50%, more than 60% or even more than 70% or more than 80%, in number of particles of which one of said regions is an inclusion, an inclusion being a region having an area of between 5 and 150 pm 2 and constituted, for more than 50% by weight of the same element chosen from Fe, Mn and P.
- Une inclusion peut en particulier comporter plus de 50% en masse de fer ou de manganèse. - An inclusion may in particular comprise more than 50% by weight of iron or manganese.
- Dans un mode de réalisation, une vue en coupe d'une particule hétérogène de taille comprise entre 106 et 250 pm présente plus de 50, de préférence plus de 60, de préférence plus de 70, de préférence plus de 90, de préférence plus de 150, voire plus de 200 inclusions par mm2. In one embodiment, a sectional view of a heterogeneous particle having a size of between 106 and 250 μm has more than 50, preferably more than 60, preferably more than 70, preferably more than 90, more preferably 150 or more than 200 inclusions per mm 2 .
- Dans un mode de réalisation, le produit se présente sous la forme d'une particule, d'une poudre de particules ou d'un bloc. In one embodiment, the product is in the form of a particle, a particle powder or a block.
- Dans un mode de réalisation, ie produit se présente sous la forme d'un agglomérat de particules, de préférence un bloc, dont la plus petite dimension est de préférence supérieure à 3 mm, de préférence supérieure à 5 mm, voire supérieure à 10 mm et/ou la plus grande dimension est inférieure à 200 mm, voire inférieure à 100 mm, voire inférieure à 50 mm, voire inférieure à 20 mm. De préférence, l'agglomérat est un assemblage de particules solides liées au moyen d'une phase liante obtenue par réaction d'acide phosphorique avec de l'oxyde de fer et/ou de l'hydroxyde de fer et/ou de l'oxyde de manganèse et/ou de l'hydroxyde de manganèse. Dans un mode de réalisation préféré, le produit se présente sous la forme d'une poudre de tels agglomérats. La quantité de phase liante dans l'agglomérat peut être variable. Dans un mode de réalisation, elle peut être supérieure à 70%, supérieure à 80%, supérieure à 90%, supérieure à 95%, voire atteindre sensiblement 100% de la masse dudit agglomérat. In one embodiment, the product is in the form of an agglomerate of particles, preferably a block, the smallest dimension of which is preferably greater than 3 mm, preferably greater than 5 mm, or even greater than 10 mm. mm and / or the largest dimension is less than 200 mm, or even less than 100 mm, or even less than 50 mm, or even less than 20 mm. Preferably, the agglomerate is an assembly of solid particles bound by means of a binder phase obtained by reacting phosphoric acid with iron oxide and / or iron hydroxide and / or oxide. of manganese and / or manganese hydroxide. In a preferred embodiment, the product is in the form of a powder of such agglomerates. The amount of binder phase in the agglomerate may be variable. In one embodiment, it may be greater than 70%, greater than 80%, greater than 90%, greater than 95%, or even substantially 100% of the mass of said agglomerate.
- Dans un mode de réalisation, le produit n'est pas un produit fondu, ni un produit fritté. In one embodiment, the product is not a melted product, nor a sintered product.
- Dans un mode de réalisation, le produit n'est pas obtenu par un procédé comportant une étape de chauffage conduisant à une fusion, en particulier à une température supérieure à 800°C, et/ou comportant une application d'une pression supérieure à 1 ,5 bar ou supérieure à 2 bar, ou supérieure à 3 bar, ou supérieure à 5 bar, en particulier comportant un traitement hydrothermal.
Toutes les caractéristiques optionnelles ci-dessus peuvent être appliquées aux modes de réalisation particuliers ci-dessous dans !a mesure où elles ne sont pas incompatibles avec ceux- ci. In one embodiment, the product is not obtained by a process comprising a heating step leading to melting, in particular at a temperature greater than 800 ° C., and / or comprising an application of a pressure greater than 1, 5 bar or greater than 2 bar, or greater than 3 bar, or greater than 5 bar, in particular with a hydrothermal treatment. All of the optional features above may be applied to the particular embodiments below in so far as they are not incompatible with them.
Dans un mode de réalisation préféré, dit « mode FeP », le produit selon l'invention présente une perte au feu à 1000°C inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massiques et pour un total de 100% : In a preferred embodiment, called "FeP mode", the product according to the invention has a loss on ignition at 1000 ° C. of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 22,0%, - 17.0% <P <22.0%,
- Mn < 2,0%, - Mn <2.0%,
- Fe tel que le rapport molaire (Fe + Mn)/P soit tel que 0,9 < (Fe + n)/P < 1 ,1 , de préférence tel que (Fe + Mn)/P soit sensiblement égal à 1 , Fe such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.9 <(Fe + n) / P <1.1, preferably such that (Fe + Mn) / P is substantially equal to 1,
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
- H + O : complément à 100%, - H + O: 100% complement,
ledit produit comportant une phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non), autre que les phases strengite et métastrengite et choisie dans le groupe G0Fe constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, ou choisie dans le groupe GPFe constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer ou choisie dans le groupe GHFe constitué par phases cristallisées d'hydroxydes de fer. said product comprising a crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases and selected from the group G 0 Fe formed by the crystallized phases of iron oxides, or selected from group G PFe constituted by the crystallized phases of iron phosphates or selected from the group G H Fe consisting of crystallized phases of iron hydroxides.
Dans ce mode de réalisation, un produit selon l'invention comporte encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : In this embodiment, a product according to the invention also comprises one or more of the following optional features:
- La perte au feu est inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, de préférence inférieure à 10%, et/ou supérieure à 1 %, voire supérieure à 5%. - The loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 5%.
- La teneur massique en élément P est supérieure à 18,0%, de préférence supérieure à 19,0% et/ou inférieure à 21 ,0%. - The mass content of element P is greater than 18.0%, preferably greater than 19.0% and / or less than 21.0%.
- La teneur massique en élément Fe est supérieure à 34,0% et/ou inférieure à 40,0%. - The mass content of Fe element is greater than 34.0% and / or less than 40.0%.
- La teneur massique en élément Mn est inférieure à 1 ,0%, voire sensiblement nulle. - The mass content Mn element is less than 1, 0%, or substantially zero.
- 36,0% < H + O < 45,0%. 36.0% <H + O <45.0%.
- H < 5,0%, de préférence H < 3,0%, de préférence H < 1 ,0%. H <5.0%, preferably H <3.0%, preferably H <1.0%.
- La somme des teneurs en autres éléments que P, Fe, Mn, H et O est inférieure à 4,0%, de préférence inférieure à 3,0%, voire inférieure à 2,0%, voire inférieure à 1 ,0%, voire inférieure à 0,5%. The sum of the contents of other elements than P, Fe, Mn, H and O is less than 4.0%, preferably less than 3.0%, or even less than 2.0%, or even less than 1.0%; or even less than 0.5%.
- La phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non), autre que les phases strengite et métastrengite, est choisie dans le groupe G0Fe constitué par les phases cristallisées
d'oxydes de fer ou dans le groupe GHpe constitué par phases cristaiiisées d'hydroxydes de fer. De préférence ladite phase cristallisée est choisie dans le groupe G0Fe constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, de préférence Fe203 et/ou Fe30 . De préférence ladite phase cristallisée est de l'oxyde de fer Fe203. - The crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases, is chosen from the group G 0 Fe constituted by the crystallized phases of iron oxides or in the group G H pe constituted by crystallized phases of iron hydroxides. Preferably, said crystallized phase is selected from the group G 0 Fe consisting of the crystallized phases of iron oxides, preferably Fe 2 O 3 and / or Fe 3 O. Preferably, said crystallized phase is Fe 2 O 3 iron oxide.
Dans un mode de réalisation préféré, dit « mode MnP », le produit selon l'invention présente une perte au feu à 1000°C inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un totai de 100% : In a preferred embodiment, called "MnP mode", the product according to the invention has a loss on ignition at 1000 ° C. of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by mass and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 22,0%, - 17.0% <P <22.0%,
- Fe < 2,0%, Fe <2.0%,
- Mn tel que Se rapport molaire (Fe + Mn)/P soit tel que 0,9 < (Fe + Mn)/P < 1 ,1 , de préférence tel que (Fe + Mn)/P soit sensiblement égal à 1 , Mn such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.9 <(Fe + Mn) / P <1.1, preferably such that (Fe + Mn) / P is substantially equal to 1,
- H + O : complément à 100%, - H + O: 100% complement,
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
ledit produit comportant une phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non), autre que les phases strengite et métastrengite et choisie dans le groupe G0Mn constitué par les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, ou choisie dans le groupe GPMn constitué par les phases cristaiiisées de phosphates de manganèse ou choisie dans ie groupe GHMn constitué par les hydroxydes cristallisés de manganèse. said product comprising a crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases and selected from the group G 0 Mn constituted by the crystallized phases of manganese oxides, or chosen from the group G PM n constituted by the crystallized phases of manganese phosphates or selected from the group G H Mn consisting of crystallized manganese hydroxides.
Dans ce mode de réalisation, un produit selon l'invention comporte encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : In this embodiment, a product according to the invention also comprises one or more of the following optional features:
- La perte au feu est inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, de préférence inférieure à 10%, et/ou supérieure à 1 %, voire supérieure à 5%. - The loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 5%.
- La teneur massique en élément P est supérieure à 18,0%, de préférence supérieure à 19,0% et/ou inférieure à 21 ,0%. - The mass content of element P is greater than 18.0%, preferably greater than 19.0% and / or less than 21.0%.
- La teneur massique en élément Mn est supérieure à 34,0% et/ou 40,0%, de préférence inférieure à 39,0%. - The mass content Mn element is greater than 34.0% and / or 40.0%, preferably less than 39.0%.
- La teneur massique en élément Fe est inférieure à 1 ,0%, voire sensiblement nulle. The mass content of Fe element is less than 1.0%, or even substantially zero.
- 36,0% < H + O < 45,0%. 36.0% <H + O <45.0%.
- H < 5,0%, de préférence H < 3,0%, de préférence H < 1 ,0%. H <5.0%, preferably H <3.0%, preferably H <1.0%.
- La somme des teneurs en autres éléments que P, Fe, Mn, H et O est inférieure à 4,0%, de préférence inférieure à 3,0%, voire inférieure à 2,0%, voire inférieure à 1 ,0%, voire inférieure à 0,5%.
La phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non) autre que les phases strengite et métastrengite est choisie dans le groupe G0 n constitué par les phases cristallisées d'oxydes de manganèse ou dans le groupe GPMn constitué par les phases cristallisées de phosphates de manganèse. De préférence ladite phase cristallisée est MnP04.nH20, «n» étant un nombre entier supérieur 0, de préférence MnP04.H20. The sum of the contents of other elements than P, Fe, Mn, H and O is less than 4.0%, preferably less than 3.0%, or even less than 2.0%, or even less than 1.0%; or even less than 0.5%. The crystallized phase (which may be the PO phase or not) other than the strengite and metastrengite phases is chosen from the group G 0 n constituted by the crystallized phases of manganese oxides or in the group G P M n constituted by the phases crystallized manganese phosphates. Preferably, said crystallized phase is MnPO 4 .nH 2 0, "n" being an integer greater than 0, preferably MnPO 4 .H 2 0.
Dans un mode de réalisation préféré, dit « mode FeP 1 », le produit selon l'invention présente une perte au feu à 1000°C inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un total de 100% : In a preferred embodiment, referred to as "FeP 1 mode", the product according to the invention has a loss on ignition at 1000 ° C. of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 22,0%, - 17.0% <P <22.0%,
- (Fe + Mn) tel que le rapport molaire (Fe + Mn)/P soit tel que 0,9 < (Fe + n)/P < 1 ,1 , de préférence tel que (Fe + Mn)/P soit sensiblement égal à 1 , avec le rapport molaire Mn/Fe tel que 2,3 < Mn/Fe < 9, - (Fe + Mn) such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.9 <(Fe + n) / P <1.1, preferably such that (Fe + Mn) / P is substantially equal to 1, with the molar ratio Mn / Fe such that 2.3 <Mn / Fe <9,
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
H + O : complément à 100%, H + O: 100% complement,
ledit produit comportant une phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non) autre que les phases strengite et métastrengite et choisie dans le groupe G0 ou dans le groupe G= ou dans le groupe GH. said product comprising a crystallized phase (which may be the PO phase or not) other than the strengite and metastrengite phases and selected from the G 0 group or the G = group or the G H group.
Dans ce mode de réalisation, un produit selon l'invention comporte encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : In this embodiment, a product according to the invention also comprises one or more of the following optional features:
- La perte au feu est inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, de préférence inférieure à 10%, et/ou supérieure à 1 %, voire supérieure à 5%. - The loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 5%.
- La teneur massique en élément P est supérieure à 18,0%, de préférence supérieure à 19,0% et/ou inférieure à 21 ,0%. - The mass content of element P is greater than 18.0%, preferably greater than 19.0% and / or less than 21.0%.
- La teneur massique en élément Fe est supérieure à 3,7%, de préférence supérieure à 5,6%, de préférence supérieure à 6,7% et/ou inférieure à 11 ,2%, de préférence inférieure à 9,3%, de préférence inférieure à 8,2%. The mass content of Fe element is greater than 3.7%, preferably greater than 5.6%, preferably greater than 6.7% and / or less than 11.2%, preferably less than 9.3%; preferably less than 8.2%.
- La teneur massique en élément Mn est supérieure à 25,6%, de préférence supérieure à 27,4%, de préférence supérieure à 28,5% et/ou inférieure à 33,0%, de préférence inférieure à 31 ,1 %, de préférence inférieure à 30,0%. - The mass content of Mn element is greater than 25.6%, preferably greater than 27.4%, preferably greater than 28.5% and / or less than 33.0%, preferably less than 31, 1% preferably less than 30.0%.
- le rapport molaire Mn/Fe est supérieur à 3, de préférence supérieur à 3,5 et/ou inférieur à 5,7, de préférence inférieur à 4,5. the molar ratio Mn / Fe is greater than 3, preferably greater than 3.5 and / or less than 5.7, preferably less than 4.5.
- 40,0% < H + O < 48,0%. 40.0% <H + O <48.0%.
- H < 5,0%, de préférence H < 3,0%, de préférence H < 1 ,0%.
- La phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non) autre que les phases strengite et métastrengite est de préférence choisie dans le groupe GP, de préférence un phosphate de manganèse ou un phosphate mixte de manganèse et de fer, de préférence un phosphate de manganèse, de préférence MnP04.nH20, «n» étant un nombre entier supérieur à 0, de préférence MnP04.H20. H <5.0%, preferably H <3.0%, preferably H <1.0%. The crystallized phase (which may be the PO phase or not) other than the strengite and metastrengite phases is preferably chosen from the group G P , preferably a manganese phosphate or a mixed manganese and iron phosphate, preferably a manganese phosphate, preferably MnPO 4 .nH 2 0, "n" being an integer greater than 0, preferably MnPO 4 .H 2 0.
Dans un mode de réalisation préféré, dit « mode MFeP 2 », Se produit selon l'invention présente une perte au feu à 1000°C inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un iota! de 100% : In a preferred embodiment, called "MFeP mode 2", occurs according to the invention has a loss on ignition at 1000 ° C less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for an iota! 100%:
- 1 7,0% < P < 22,0%, - 1 7.0% <P <22.0%,
- (Fe + Mn) tel que le rapport molaire (Fe + Mn)/P soit tei que 0,9 < (Fe + n)/P < 1 , 1 , de préférence tel que (Fe + n)/P soit sensiblement égal à 1 , avec le rapport molaire Mn/Fe tel que 0,6 < Mn/Fe < 1 ,5, - (Fe + Mn) such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.9 <(Fe + n) / P <1.1, preferably such that (Fe + n) / P is substantially equal to 1, with the molar ratio Mn / Fe such that 0.6 <Mn / Fe <1.5,
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
- H + O : complément à 00%, - H + O: complement to 00%,
ledit produit comportant une phase cristaliisée (qui peut être la phase PO ou non), autre que ies phases strengite et métastrengite et choisie dans le groupe G0 ou dans le groupe GP ou dans le groupe GH. said product having a crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases and selected from the G 0 group or the G P group or the G H group.
Dans ce mode de réalisation, un produit selon l'invention comporte encore une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : In this embodiment, a product according to the invention also comprises one or more of the following optional features:
- La perte au feu est inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, de préférence inférieure à 10%, et/ou supérieure à 1 %, voire supérieure à 5%. - The loss on ignition is less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, and / or greater than 1%, or even greater than 5%.
- La teneur massique en élément P est supérieure à 18,0%, de préférence supérieure à 19,0% et/ou inférieure à 21 ,0%. - The mass content of element P is greater than 18.0%, preferably greater than 19.0% and / or less than 21.0%.
- La teneur massique en élément Fe est supérieure à 14,9%, de préférence supérieure à 16,7%, de préférence supérieure à 17,4% et/ou inférieure à 23,0%, de préférence inférieure à 20,4%, de préférence inférieure à 19,7%. The mass content of Fe element is greater than 14.9%, preferably greater than 16.7%, preferably greater than 17.4% and / or less than 23.0%, preferably less than 20.4%; preferably less than 19.7%.
- La teneur massique en élément Mn est supérieure à 13,9%, de préférence supérieure à 16,4%, de préférence supérieure à 17,2% et/ou inférieure à 21 ,9%, de préférence inférieure à 20,1 %, de préférence inférieure à 19,4%. The mass content of element Mn is greater than 13.9%, preferably greater than 16.4%, preferably greater than 17.2% and / or less than 21.9%, preferably less than 20.1%; preferably less than 19.4%.
- Le rapport molaire Mn/Fe est supérieur à 0,8, de préférence supérieur à 0,9 et/ou inférieur à 1 ,2, de préférence inférieur à 1 ,1. The molar ratio Mn / Fe is greater than 0.8, preferably greater than 0.9 and / or less than 1.2, preferably less than 1.1.
- 40,0% < H + O < 48,0%. 40.0% <H + O <48.0%.
- H < 5,0%, de préférence H < 3,0%, de préférence H < 1 ,0%.
- La phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non) autre que les phases strengite et métastrengite est de préférence choisie dans le groupe GP, de préférence un phosphate de manganèse ou un phosphate mixte de manganèse et de fer, de préférence un phosphate de manganèse, de préférence nP04.nH20, «n» étant un nombre entier supérieur à 0, de préférence MnP04.H20. H <5.0%, preferably H <3.0%, preferably H <1.0%. The crystallized phase (which may be the PO phase or not) other than the strengite and metastrengite phases is preferably chosen from the group G P , preferably a manganese phosphate or a mixed manganese and iron phosphate, preferably a manganese phosphate, preferably nP0 4 .nH 2 0, where "n" is an integer greater than 0, preferably MnPO 4 .H 2 0.
L'invention concerne égaiement un procédé de fabrication d'un produit seion l'invention, ledit procédé comportant les étapes suivantes : The invention also relates to a method of manufacturing a product according to the invention, said method comprising the following steps:
a) mélange d'une charge de départ comportant : a) mixing a feedstock comprising:
- (des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de fer et/ou - (particles into an oxide and / or an iron hydroxide and / or
- des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de manganèse), et particles in an oxide and / or a hydroxide of manganese), and
- une solution d'acide phosphorique H3P04 de concentration massique en H3P0 supérieure à 60%, dans une quantité telle que le rapport molaire (Fe + n) / P soit compris entre 0,4 et 1 ,4, a solution of phosphoric acid H 3 PO 4 having a mass concentration of H 3 PO 3 greater than 60%, in an amount such that the molar ratio (Fe + n) / P is between 0.4 and 1, 4,
l'ensemble desdites particules présentant un diamètre médian D50 inférieur à 100 pm, b) mise en forme et séchage de manière à obtenir un produit sous la forme de particules ou d'un bloc, de préférence sous la forme d'un bloc, the set of said particles having a median diameter D 50 of less than 100 μm, b) shaping and drying so as to obtain a product in the form of particles or of a block, preferably in the form of a block,
c) optionnellement concassage et/ou émottage et/ou broyage, c) optionally crushing and / or grinding and / or grinding,
d) optionnellement sélection granulométrtque, d) optionally granulometric selection,
la composition de la charge de départ et le séchage étant déterminés de manière que les particules ou le bloc obtenu à l'issue de l'étape b) soit en un produit selon l'invention. the composition of the feedstock and drying being determined so that the particles or the block obtained at the end of step b) is a product according to the invention.
En particulier, le séchage est suffisamment poussé pour que la perte au feu dans le produit obtenu soit réduite. In particular, the drying is sufficiently advanced that the loss on ignition in the product obtained is reduced.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un matériau fondu comportant une étape de fusion d'une charge de départ comportant un produit selon l'invention. The invention also relates to a process for manufacturing a molten material comprising a step of melting a feedstock comprising a product according to the invention.
L'invention concerne en particulier un procédé comportant les étapes suivantes : The invention relates in particular to a method comprising the following steps:
A) préparation d'une charge de départ comportant un produit présentant une perte au feu à 1000°C inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un total de 100% : A) preparation of a feedstock comprising a product having a loss on ignition at 1000 ° C of less than 25% and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 27,0%, - 17.0% <P <27.0%,
- Fe + Mn tel que le rapport molaire (Fe + Mn)/P soit tel que 0,4 < (Fe + Mn)/P < 1 ,4, Fe + Mn such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.4 <(Fe + Mn) / P <1, 4,
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
- H + O : complément à 00%,
ie produit comportant une phase, dite « PO », autre que la strengite ou une métastrengite, ladite phase comportant des éléments oxygène et phosphore d'une part et l'élément fer et/ou l'élément manganèse d'autre part, et une phase cristallisée de préférence choisie :- H + O: complement to 00%, the product comprising a phase, called "PO", other than strengite or metastrengite, said phase comprising oxygen and phosphorus elements on the one hand and the iron element and / or the manganese element on the other hand, and a crystalline phase preferably chosen:
- si le rapport molaire (Fe + Mn)/P est supérieur ou égal à 0,8 : if the molar ratio (Fe + Mn) / P is greater than or equal to 0.8:
dans le groupe G0 constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G 0 constituted by the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or
dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer et les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse, ou in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides and the crystallized phases of manganese hydroxides, or
dans le groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de manganèse et les phases cristallisées de phosphates mixtes de manganèse et de fer, in the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of manganese and iron,
- si le rapport molaire (Fe + Mn)/P est tel que 0,4 < (Fe + Mn)/P < 0,8 : if the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.4 <(Fe + Mn) / P <0.8:
dans !e groupe G0 constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse, ou in group G 0 consisting of the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and manganese, or
dans le groupe GP constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer, les phases cristallisées de phosphates de manganèse, les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G P constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed iron and manganese phosphates, or
dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer et les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse, in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides and the crystalline phases of manganese hydroxides,
B) fusion de ladite charge de départ de manière à obtenir une masse liquide, par exemple sous la forme d'une gouttelette ; B) melting said starting charge so as to obtain a liquid mass, for example in the form of a droplet;
C) solidification de ladite masse liquide de manière à obtenir un matériau fondu. C) solidification of said liquid mass so as to obtain a molten material.
De préférence, le produit utilisé est un produit selon l'invention, pouvant en particulier présenter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles décrites précédemment. Preferably, the product used is a product according to the invention, which may in particular have one or more of the optional characteristics described above.
De préférence, la charge de départ est déterminée pour obtenir un matériau fondu comportant au moins une phase cristallisée de formule (Li1.aAa) +x(G1- Jb)y[(X04)1-dDd]zEe, ou « phase LAGJXODE », dans laquelle : Preferably, the starting charge is determined in order to obtain a molten material comprising at least one crystalline phase of formula (Li 1 , aA a ) + x (G 1 -b b ) y [(XO 4 ) 1 -d D d ] z Ee, or "LAGJXODE phase", in which:
- Li est l'élément lithium, Li is the lithium element,
- A est un substituant du lithium choisi parmi les éléments Na, K, H et leurs mélanges, a étant inférieur ou égal à 0,2,
- G est choisi parmi les éléments Fe, n, Ni, Co, V et leurs mélanges, A is a lithium substituent chosen from the elements Na, K, H and their mixtures, a being less than or equal to 0.2, G is chosen from the elements Fe, n, Ni, Co, V and their mixtures,
- J est un substituant de G choisi parmi Nb, Y, Mg, B, Ti, Cu, Cr et leurs mélanges, b étant inférieur ou égal à 0,5, - J is a substituent of G selected from Nb, Y, Mg, B, Ti, Cu, Cr and mixtures thereof, b being less than or equal to 0.5,
- X0 est un oxoanion dans lequel O désigne l'élément oxygène et X est choisi parmi les éléments P, S, V, Si, Nb, Mo et leurs mélanges, X0 is an oxoanion in which O denotes the oxygen element and X is chosen from the elements P, S, V, Si, Nb, Mo and their mixtures,
- D est choisi parmi les anions F", OH", Ci" et leurs mélanges, d étant inférieur ou égal à 0,35,- D is chosen from F " , OH " , Ci " anions and their mixtures, d being less than or equal to 0.35,
- E étant choisi parmi l'élément F, l'élément Cl, l'élément O, le groupement OH, et leurs mélanges, E being chosen from the element F, the element Cl, the element O, the group OH, and their mixtures,
- 0 < e≤2, - 0 <e≤2,
- -0,2 < x 2, - -0.2 <x 2,
- 0,9 < y < 2, - 0.9 <y <2,
- 1≤ z < 3. - 1≤ z <3.
La charge de départ n'est donc pas exclusivement constituée de produit selon l'invention. The starting load is not exclusively made of product according to the invention.
Tous les procédés décrits dans PCT/IB2012/053634 peuvent être mis en œuvre. All methods described in PCT / IB2012 / 053634 can be implemented.
Dans un mode de réalisation, ledit procédé comporte, après l'étape C), Ses étapes suivantes : In one embodiment, said method comprises, after step C), its following steps:
D) Optionneliement, concassage et/ou broyage et/ou sélection granulométrique et/ou agglomération du matériau fondu ; D) Optionally, crushing and / or grinding and / or granulometric selection and / or agglomeration of the molten material;
E) Préparation d'un mélange comportant ledit matériau fondu, éventuellement concassé et/ou broyé et/ou sélectionné granulométriquement et/ou aggloméré ; E) Preparation of a mixture comprising said melted material, optionally crushed and / or ground and / or selected granulometrically and / or agglomerated;
F) Mise en forme dudit mélange sous la forme d'une préforme ; F) Shaping said mixture in the form of a preform;
G) Séchage et/ou laminage à chaud de manière à obtenir une cathode ; G) Drying and / or hot rolling to obtain a cathode;
H} Intégration de ladite cathode dans une batterie lithium-ion. H} Integration of said cathode in a lithium-ion battery.
L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une cathode pour batterie lithium-ion comportant la fabrication d'un produit selon l'invention, ia préparation d'une charge de départ comportant ledit produit selon l'invention, la fusion de ladite charge de départ suivant un procédé selon l'invention, puis, de préférence, la fabrication, à partir du matériau fondu obtenu, d'une cathode. The invention also relates to a method for manufacturing a cathode for a lithium-ion battery comprising the manufacture of a product according to the invention, the preparation of a feedstock comprising said product according to the invention, the melting of said starting charge according to a method according to the invention, and then, preferably, the manufacture, from the obtained molten material, of a cathode.
Définitions Definitions
La « perte au feu » à 1Q00°C détermine classiquement la quantité des constituants d'un produit qui sont extraits dudit produit par un traitement thermique à 1000°C. Elle est mesurée en pourcentage massique sur la base du produit. Par extension, la perte au feu
désigne également lesdits constituants. La perte au feu intègre en particulier la teneur en eau. "Loss on ignition" at 1000 ° C conventionally determines the amount of the constituents of a product that are extracted from said product by a heat treatment at 1000 ° C. It is measured as a percentage by mass based on the product. By extension, the loss on fire also denotes said constituents. The fire loss includes in particular the water content.
Le traitement « au feu » permettant d'extraire la perte au feu est poursuivi pendant une durée suffisante pour que la composition du produit soit stabilisée. Il peut être réalisé par exemple sur un produit réduit en poudre, pendant 2 heures, sous air et à pression atmosphérique. The "fire" treatment to extract the loss on ignition is continued for a time sufficient for the composition of the product to be stabilized. It can be carried out for example on a powdered product, for 2 hours, under air and at atmospheric pressure.
Un traitement au feu est nécessaire pour caractériser un produit selon l'invention. En effet, Sa fusion d'un produit selon l'invention conduit à l'extraction des composés qui sont extraits lors du traitement au feu. Ces composés n'interviendront donc plus dans les caractéristiques du matériau fondu. Pour définir l'invention, il est donc utile d'isoler les constituants qui resteront dans le matériau fondu. En outre, il n'est pas possible de caractériser autrement le produit de l'invention, car une partie de la perte au feu peut concerner des composés comportant l'élément P. Une analyse chimique avant perte au feu ne caractériserait donc pas l'invention de manière entièrement satisfaisante. A fire treatment is necessary to characterize a product according to the invention. Indeed, its fusion of a product according to the invention leads to the extraction of the compounds which are extracted during the fire treatment. These compounds will therefore no longer interfere with the characteristics of the molten material. To define the invention, it is therefore useful to isolate the constituents that will remain in the molten material. In addition, it is not possible to characterize the product of the invention differently, since a part of the loss on ignition can concern compounds comprising the element P. A chemical analysis before loss on ignition would therefore not characterize the invention in a completely satisfactory manner.
Par « phase d'oxyde(s) de fer » et « phases d'oxyde(s) de manganèse », on entend des phases identifiées comme telles par DRX. By "iron oxide phase (s)" and "manganese oxide (s)" are meant phases identified as such by XRD.
Par « phosphates de fer, phosphates de manganèse, phosphates mixtes de fer et de manganèse », on entend un composé électriquement neutre de formule PxFey n7H1Ow(OH).,..n.H20, x et w étant des nombres entiers > 0, y, z, t, n et v étant des nombres entiers > 0 et y + z > 0. FeP04 est un exemple de phosphate de fer. MnPO. et MnP0 .H20 sont des exemples de phosphates de manganèse. By "iron phosphates, manganese phosphates, mixed iron and manganese phosphates" is meant an electrically neutral compound of the formula P x Fe y n 7 H 1 O w (OH) 2 , nH 2 0, x and w being integers> 0, y, z, t, n and v being integers> 0 and y + z> 0. FeP0 4 is an example of iron phosphate. MNPO. and MnPO 2 .H 2 O are examples of manganese phosphates.
Par « hydroxyde(s) de fer » et « hydroxyde(s) de manganèse », on entend un composé électriquement neutre de formule FexOv(OH)y, et Mnx<Cv(OH)y<, respectivement, avec x, y, x' et y' étant des nombres entiers > 0, v et v' étant des nombres entiers≥ 0. Fe(OH)2 et FeO(OH) sont des exemples d'hydroxydes de fer. Mn(OH)2 est un exemple d'hydroxyde de manganèse. By "iron hydroxide (s)" and "manganese hydroxide (s)" is meant an electrically neutral compound of formula Fe x O v (OH) y , and Mn x <C v (OH) y <, respectively, with x, y, x 'and y' being integers> 0, v and v 'being integers ≥ 0. Fe (OH) 2 and FeO (OH) are examples of iron hydroxides. Mn (OH) 2 is an example of manganese hydroxide.
La « quantité d'une phase LAGJXODE » est le pourcentage de ladite phase LAGJXODE sur l'ensemble des phases cristallisées du matériau, cet ensemble étant appelé « partie cristallisée ». The "quantity of a LAGJXODE phase" is the percentage of said LAGJXODE phase on all the crystallized phases of the material, this assembly being called "crystallized part".
Pour une phase de LAGJXODE considérée, on utilise une fiche ICDD (« International Center for Diffraction Data ») permettant d'identifier les domaines angulaires des pics de diffraction correspondant audit LAGJXODE. Par exemple, la fiche ICDD 40-1499 est celle de la phase olivine LiFeP04 For a LAGJXODE phase considered, an International Center for Diffraction Data (ICDD) sheet is used to identify the angular domains of the diffraction peaks corresponding to said LAGJXODE. For example, ICDD record 40-1499 is that of the olivine phase LiFeP0 4
La quantité de phase LAGJXODE peut être évaluée par la formule (1 ) suivante :
T - 100* (ALAGjxoDE)/ (ALAGJXODE + Apnases secondaires) (1 ) The amount of LAGJXODE phase can be evaluated by the following formula (1): T - 100 * (A LAG jxoDE) / (A L AGJXODE + Secondary Apnases) (1)
où or
• ALAGJXODE est l'aire du pic de diffraction de plus forte intensité non superposé ou de son muitiplet de diffraction de plus forte intensité non superposé, de la phase LAGJXODE, mesurées sur un diagramme de diffraction X dudit matériau, par exemple obtenu à partir d'un appareil du type diffractomètre D5000 de la société BRUKER pourvu d'un tube DX en cuivre. L'acquisition du diagramme de diffraction est réalisée à partir de cet équipement, sur un domaine angulaire 2Θ compris entre 5° et 80°, avec un pas de 0,02°, et un temps de comptage de 1 s/pas. L'échantillon est en rotation sur lui-même afin de limiter les orientations préférentielles. Le traitement du diagramme obtenu peut être réalisé par exemple à l'aide du logiciel EVA, sans traitement de déconvolution ; • ALAGJXODE is the area of the non-superimposed higher intensity diffraction peak or its non-superimposed higher intensity diffraction intensity, of the LAGJXODE phase, measured on an X-ray diffraction pattern of said material, for example obtained from a device of the type diffractometer D5000 BRUKER company provided with a tube DX copper. The acquisition of the diffraction pattern is carried out from this equipment, on an angular range 2Θ of between 5 ° and 80 °, with a pitch of 0.02 °, and a counting time of 1 s / step. The sample is rotating on itself in order to limit the preferential orientations. The processing of the diagram obtained can be achieved for example using the EVA software, without deconvolution treatment;
β Aphases secondaires est la somme des aires des phases secondaires, mesurées sur le même diagramme, sans traitement de déconvolution. L'aire d'une phase secondaire est celle de son pic de diffraction de plus forte intensité non superposé ou de son muitiplet de diffraction de plus forte intensité non superposé. Les phases secondaires sont ies phases détectables par diffraction X autres que ia phase LAGJXODE. Entre autres, Fe203, FeP04, Li3P04, AIP04 ou Li3Fe2(P04)3 peuvent être des phases secondaires identifiées sur le diagramme de diffraction X, en particulier lorsque le LAGJXODE est LiFeP04. Un pic de diffraction « non superposé » est un pic de diffraction correspondant à une phase unique (pas de superposition de deux pics correspondant à deux phases différentes). De même, un multiplet de diffraction « non superposé » est un multiplet de diffraction correspondant à une phase unique. β Aph side ase s is the sum of the areas of secondary phases, measured on the same diagram, without deconvolution processing. The area of a secondary phase is that of its diffraction peak of greater non-superimposed intensity or of its diffraction muitiplet of higher non-superimposed intensity. The secondary phases are those detectable by X-ray diffraction other than the LAGJXODE phase. Among others, Fe 2 0 3 , FePO 4 , Li 3 PO 4 , AIPO 4 or Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 may be secondary phases identified on the X-ray diffraction diagram, in particular when the LAGJXODE is LiFePO 4 . A "non-superimposed" diffraction peak is a diffraction peak corresponding to a single phase (no overlap of two peaks corresponding to two different phases). Similarly, a diffraction multiplet "not superimposed" is a diffraction byte corresponding to a single phase.
La précision d'une telle mesure est égale à 0,3% en absolu. The precision of such a measurement is equal to 0.3% in absolute.
Les « taux » de métastrengite et de strengite sont les pourcentages massiques de la phase métastrengite et strengite, respectivement, sur l'ensemble des phases cristallisées du produit, cet ensemble étant appelé « partie cristallisée ». The "rates" of metastrengite and strengite are the mass percentages of the metastrengite and strengite phase, respectively, over all of the crystallized phases of the product, this set being referred to as the "crystallized portion".
Un produit ou un matériau est classiquement dit « fondu » lorsqu'il est obtenu par un procédé mettant en œuvre une fusion de matières premières jusqu'à obtention d'une masse liquide (pouvant contenir des particules solides, mais en quantité insuffisante pour structurer ladite masse liquide, de sorte que celle-ci doit être contenue dans un récipient pour conserver sa forme), puis une solidification par refroidissement.
Par « particule », on entend un objet solide dont la taille est inférieure à 10 mm, de préférence comprise entre 0,01 pm et 5 mm. Un agglomérat de particules est un assemblage de particules solides, les liaisons entre les particules n'étant pas assurée par une fusion, même locale, de ces particules. En particulier, la liaison peut correspondre à une prise assurée par réaction d'acide phosphorique avec de l'oxyde de fer et/ou de l'hydroxyde de fer et/ou de l'oxyde de manganèse et/ou de l'hydroxyde de manganèse. Par « taille » d'une particule, on entend le diamètre de la sphère de même volume. La taille des particules d'une poudre est évaluée classiquement par une caractérisaiion de distribution granulométrique réalisée avec un granulomètre laser. Le granulomètre laser peut être, par exemple, un Partica LA-950 de la société HORIBA. A product or a material is conventionally said to be "melted" when it is obtained by a process implementing a melting of raw materials until a liquid mass is obtained (which may contain solid particles, but in insufficient quantity to structure said liquid mass, so that it must be contained in a container to keep its shape), then solidification by cooling. "Particle" means a solid object whose size is less than 10 mm, preferably between 0.01 pm and 5 mm. An agglomerate of particles is an assembly of solid particles, the bonds between the particles not being ensured by a fusion, even local, of these particles. In particular, the bond may correspond to an ensured hold by reaction of phosphoric acid with iron oxide and / or iron hydroxide and / or manganese oxide and / or hydroxide. manganese. By "size" of a particle is meant the diameter of the sphere of the same volume. The particle size of a powder is classically evaluated by a particle size distribution characterization performed with a laser granulometer. The laser granulometer may be, for example, a Partica LA-950 from the company HORIBA.
Les percentiies ou « centiles » 50 (D50) et 99,5 (D99,5) sont les tailles de particules correspondant aux pourcentages, en masse, de 50 % et 99,5 % respectivement, sur la courbe de distribution granulométrique cumulée des tailles de particules de la poudre, les tailles de particules étant classées par ordre croissant. Par exemple, 99,5 %, en masse, des particules de la poudre ont une taille inférieure à D99.5 et 0,5 % des particules en masse ont une taille supérieure à D99,5. Les percentiies peuvent être déterminés à l'aide d'une distribution granulométrique réalisée à l'aide d'un granulomètre laser. Percentiles 50 (D 50 ) and 99.5 (D 9 9, 5 ) are the particle sizes corresponding to percentages, by mass, of 50% and 99.5%, respectively, on the particle size distribution curve. cumulative particle size of the powder, the particle sizes being ranked in ascending order. For example, 99.5% by weight of the particles of the powder are smaller than D 99 . 5 and 0.5% of the particles in mass have a size greater than D 99.5 . The percentiies can be determined using a particle size distribution achieved using a laser granulometer.
On appelle « taille maximale d'une poudre », le percentile 99,5 (Dgg[5) de ladite poudre. On appelle « taille médiane d'une poudre », le percentile 50 (D50) de ladite poudre. The term "maximum size of a powder", the 99.5 percentile (D g g [5) of said powder. The "50th percentile" (D 50 ) of said powder is called the "median size of a powder".
Par « bloc » on entend un objet solide qui n'est pas une particule. Un objet « solide » est un objet qui conserve sa forme sans devoir être contenu dans un récipient (en l'absence d'autres contraintes que la gravité). By "block" is meant a solid object that is not a particle. A "solid" object is an object that retains its shape without having to be contained in a container (in the absence of other constraints than gravity).
Par « impuretés», on entend les constituants inévitables, introduits involontairement et nécessairement avec les matières premières ou résultant de réactions avec ces constituants. Les impuretés ne sont pas des constituants nécessaires, mais seulement tolérés. Par exemple, les composés faisant partie du groupe des oxydes, nitrures, oxynitrures, carbures, oxycarbures, carbonitrures et espèces métalliques de sodium et autres alcalins, chrome, yttrium, magnésium, bore, cuivre, et niobium sont des impuretés si leur présence n'est pas désirée. By "impurities" is meant the inevitable constituents introduced involuntarily and necessarily with the raw materials or resulting from reactions with these constituents. Impurities are not necessary constituents, but only tolerated. For example, the compounds forming part of the group of oxides, nitrides, oxynitrides, carbides, oxycarbides, carbonitrides and metallic species of sodium and other alkalis, chromium, yttrium, magnesium, boron, copper, and niobium are impurities if their presence does not occur. is not desired.
Sauf indication contraire, toutes les teneurs sont des pourcentages massiques. Unless otherwise indicated, all grades are percentages by mass.
« Fe + Mn » signifie la somme des teneurs en Fe et Mn. "Fe + Mn" means the sum of Fe and Mn contents.
Par « contenant un », « comprenant un » ou « comportant un », on entend « comportant au moins un », sauf indication contraire. Par exemple, un produit selon l'invention peut
comporter une phase cristatiisée choisie dans le groupe Go et une phase cristallisée choisie dans le groupe GP. "Containing a", "comprising a" or "containing a" means "having at least one", unless otherwise indicated. For example, a product according to the invention can have a crystallized phase selected from the group Go and a crystalline phase selected from the group G P.
Par « comportant des première et deuxième régions », on entend « comportant au moins un couple de première et deuxième régions ». "Comprising first and second regions" means "comprising at least a pair of first and second regions".
Description détaillée detailed description
Produit selon l'invention Product according to the invention
Un produit selon l'invention est de préférence fabriqué suivant les étapes a) à d) ci-dessus. A l'étape a), la composition de la charge de départ est déterminée de manière que le bloc ou les particules obtenus à l'issue de l'étape b) soient en un produit selon l'invention, et éventuellement pour qu'ils présentent une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles d'un produit selon l'invention. L'homme du métier sait adapter la charge de départ pour tenir compte des conditions de séchage. A product according to the invention is preferably manufactured according to steps a) to d) above. In step a), the composition of the feedstock is determined so that the block or particles obtained at the end of step b) are in a product according to the invention, and possibly for exhibit one or more of the optional features of a product according to the invention. The person skilled in the art knows how to adapt the starting load to take account of the drying conditions.
Les quantités d'oxyde(s) et/ou hydroxyde(s) de fer, et/ou d'oxyde(s) et/ou hydroxyde(s) de manganèse, et d'acide phosphorique sont de préférence telles que le rapport molaire (Fe + Mn) / P est supérieur à 0,5, de préférence supérieur à 0,6, de préférence supérieur à 0,8, de préférence supérieur à 0,9 et inférieur à 1 ,2 de préférence inférieur à 1 ,1. De préférence, (Fe + n)/P est sensiblement égal à 1. The amounts of iron oxide (s) and / or hydroxide (s), and / or oxide (s) and / or manganese hydroxide (s), and phosphoric acid are preferably such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is greater than 0.5, preferably greater than 0.6, preferably greater than 0.8, preferably greater than 0.9 and less than 1.2, preferably less than 1.1 . Preferably, (Fe + n) / P is substantially equal to 1.
De préférence, les éléments Fe et Mn sont apportés par des oxydes. De préférence l'oxyde de fer est choisi parmi Fe203 et Fe304. De préférence l'oxyde de fer est Fe203. De préférence l'oxyde de manganèse est choisi parmi MnO, Mn203, n30_ et Mn02 et leurs mélanges. Preferably, the elements Fe and Mn are provided by oxides. Preferably, the iron oxide is selected from Fe 2 O 3 and Fe 3 O 4 . Preferably the iron oxide is Fe 2 O 3 . Preferably the manganese oxide is selected from MnO, Mn 2 0 3 , n 3 0 and MnO 2 and mixtures thereof.
Dans un mode de réalisation, ta charge de départ ne contient pas d'hydroxyde de manganèse. In one embodiment, the feedstock does not contain manganese hydroxide.
Si elle en contient, l'hydroxyde de manganèse est de préférence n(OH)2. If it contains, the manganese hydroxide is preferably n (OH) 2 .
Dans un mode de réalisation, la charge de départ ne contient pas d'hydroxyde de fer. Si elle en contient, l'hydroxyde de fer est de préférence choisi parmi Fe(OH)2, FeO(OH), Fe(OH)3, et leurs mélanges. In one embodiment, the feedstock does not contain iron hydroxide. If it contains, the iron hydroxide is preferably selected from Fe (OH) 2 , FeO (OH), Fe (OH) 3 , and mixtures thereof.
La concentration massique en acide phosphorique de la solution est de préférence supérieure 70%, de préférence supérieure à 80% et/ou inférieure à 90%. Une concentration massique sensiblement égaie à 85% est bien adaptée. The phosphoric acid mass concentration of the solution is preferably greater than 70%, preferably greater than 80% and / or less than 90%. A mass concentration substantially equal to 85% is well suited.
Dans un mode de réalisation, en particulier pour fabriquer un produit selon le mode FeP, la quantité en élément Mn dans la charge de départ est de préférence inférieure à 2%, de préférence inférieure à 1 %, voire sensiblement nulle, en pourcentages en masse de la charge de départ.
Dans un mode de réalisation, en particulier pour fabriquer un produit selon le mode MnP, à l'étape a), la quantité en élément Fe dans la charge de départ est inférieure à 2%, de préférence inférieure à 1%, voire sensiblement nulle, en pourcentages en masse de la charge de départ. Dans un mode de réalisation, en particulier pour fabriquer un produit selon le mode MFeP 1 , le rapport moiaire Mn/Fe dans la charge de départ peut être supérieur à 2,3, de préférence supérieur à 3,0, de préférence supérieur à 3,5 et de préférence inférieur à 9, de préférence inférieur à 5,7, de préférence inférieur à 4,5. In one embodiment, in particular for producing a product according to the FeP mode, the amount of element Mn in the feedstock is preferably less than 2%, preferably less than 1%, or even substantially zero, in percentages by mass. the starting charge. In one embodiment, in particular for producing a product according to the MnP mode, in step a), the amount of Fe element in the feedstock is less than 2%, preferably less than 1%, or even substantially zero. in percentages by mass of the starting charge. In one embodiment, in particular for producing a product according to the MFeP 1 mode, the molar ratio Mn / Fe in the feedstock can be greater than 2.3, preferably greater than 3.0, preferably greater than 3. , 5 and preferably less than 9, preferably less than 5.7, preferably less than 4.5.
Dans un mode de réalisation, en particulier pour fabriquer un produit selon le mode FeP 2, le rapport moiaire Mn/Fe dans la charge de départ peut être supérieur à 0,6, de préférence supérieur à 0,8, de préférence supérieur à 0,9 et inférieur à ,5, de préférence inférieur à 1 ,2, de préférence inférieur à 1 ,1. In one embodiment, in particular for producing a product according to the FeP 2 mode, the molar ratio Mn / Fe in the feedstock may be greater than 0.6, preferably greater than 0.8, preferably greater than 0. , 9 and less than, 5, preferably less than 1, 2, preferably less than 1, 1.
Quel que soit Se mode de réalisation considéré, des impuretés en provenance des matières premières peuvent être présentes. Whatever the embodiment considered, impurities from the raw materials may be present.
En particulier, on peut retrouver à titre d'impuretés les éléments Ba, Sr, Yb, Ce, Ca ; et Si, S, Na, K, Nb, Y, B, Ti, Cu, Cr, Mg, Al lorsque l'on ne souhaite pas que la phase LAGJXODE qui sera fabriquée à partir du produit selon l'invention contienne ces éléments. In particular, the elements Ba, Sr, Yb, Ce, Ca can be found as impurities; and Si, S, Na, K, Nb, Y, B, Ti, Cu, Cr, Mg, Al when it is not desired that the LAGJXODE phase to be manufactured from the product according to the invention contains these elements.
De préférence, la teneur massique totale en impuretés dans la charge de départ est inférieure à 5,0%, de préférence inférieure à 4,0%, de préférence inférieure à 3,0%, de préférence inférieure à 2,0%, de préférence inférieure à 1 ,0%, voire inférieure à 0,7%. De préférence encore,Preferably, the total mass content of impurities in the feedstock is less than 5.0%, preferably less than 4.0%, preferably less than 3.0%, preferably less than 2.0%, of preferably less than 1.0%, or even less than 0.7%. Preferably again,
- Ca < 2,0%, de préférence Ca < 1 ,0%, de préférence Ca < 0,8%, de préférence Ca < 0,5%, de préférence Ca < 0,2%, de préférence Ca < 0,1%, et/ou - Ca <2.0%, preferably Ca <1.0%, preferably Ca <0.8%, preferably Ca <0.5%, preferably Ca <0.2%, preferably Ca <0, 1%, and / or
- Al < 2,0%, de préférence Al < 1 ,0%, de préférence Al < 0,8%, de préférence Al < 0,5%, de préférence Al < 0,3%, de préférence < 0,2%, si X04 ne contient pas d'aluminium, et/ouAl <2.0%, preferably Al <1.0%, preferably Al <0.8%, preferably Al <0.5%, preferably Al <0.3%, preferably <0.2 %, if X0 4 does not contain aluminum, and / or
- Si < 0,2%, de préférence Si < 0,15%, si X04 ne contient pas de silicium, et/ou - If <0.2%, preferably Si <0.15%, if X0 4 does not contain silicon, and / or
- Na < 2,0%, de préférence Na < 1 ,0%, de préférence Na < 0,8%, de préférence Na < 0,6%, de préférence Na < 0,5%, de préférence Na < 0,4%, si A ne contient pas de sodium, et/ou Na <2.0%, preferably Na <1.0%, preferably Na <0.8%, preferably Na <0.6%, preferably Na <0.5%, preferably Na <0, 4%, if A does not contain sodium, and / or
- Ti < 2,0%, de préférence Ti < 1 ,0%, de préférence Ti < 0,8%, de préférence Ti < 0,5%, de préférence Ti < 0,2%, de préférence Ti < 0,1 %, si G ne contient pas de titane. Ti <2.0%, preferably Ti <1.0%, preferably Ti <0.8%, preferably Ti <0.5%, preferably Ti <0.2%, preferably Ti <0, 1%, if G does not contain titanium.
Pour fabriquer un bloc ou une particule, de préférence un bloc, en fin d'étape b), l'homme du métier sait notamment choisir une granulométrie des poudres de matières premières et une concentration en acide phosphorique adaptées. Le cas échéant, il connaît les règles permettant d'adapter la charge de départ, et en particulier, il sait que pour améliorer la tenue du produit il est possible : In order to manufacture a block or a particle, preferably a block, at the end of step b), those skilled in the art know, in particular, how to choose a granulometry of the raw material powders and a concentration of suitable phosphoric acid. If necessary, he knows the rules to adapt the starting load, and in particular, he knows that to improve the behavior of the product it is possible:
- à l'étape a), de diminuer le diamètre médian D50, et/ou
- à l'étape a), d'augmenter ia concentration massique de l'acide phosphorique, et/ou in step a), to reduce the median diameter D 50 , and / or in step a), to increase the mass concentration of the phosphoric acid, and / or
- à l'étape b), d'augmenter la température du séchage, et/ou in step b), to increase the drying temperature, and / or
- à l'étape b), d'augmenter Se temps de maintien à )a température maximale du séchage. in step b), to increase the holding time at the maximum drying temperature.
Le diamètre médian D50 est de préférence inférieur à 90pm, de préférence inférieur à 80 pm, de préférence inférieur à 70 pm, de préférence inférieur à 60 pm, de préférence inférieur à 50 pm, de préférence inférieur à 40 pm, de préférence inférieur à 30 pm, de préférence inférieur à 20 pm, de préférence inférieur à 10 pm, de préférence inférieur à 5 pm, de préférence inférieur à 1 pm, de préférence inférieur à 0,5 pm. The median diameter D 50 is preferably less than 90 μm, preferably less than 80 μm, preferably less than 70 μm, preferably less than 60 μm, preferably less than 50 μm, preferably less than 40 μm, and preferably less than 40 μm. at 30 pm, preferably less than 20 pm, preferably less than 10 pm, preferably less than 5 pm, preferably less than 1 pm, preferably less than 0.5 pm.
Le méiange est de préférence effectué à une température inférieure à 50°C, de préférence inférieure à 30°C et/ou supérieure à 10°C, de préférence supérieure à 15°C. Un mélange effectué à la température ambiante est bien adapté. The mixture is preferably carried out at a temperature below 50 ° C, preferably below 30 ° C and / or above 10 ° C, preferably above 15 ° C. A mixture made at ambient temperature is well suited.
La durée de mélange est adaptée de manière à obtenir un mélange homogène. L'homme du métier sait adapter ia durée de mélange en fonction des appareils de mélange utilisés. The mixing time is adapted to obtain a homogeneous mixture. Those skilled in the art know how to adapt the mixing time according to the mixing equipment used.
De préférence, il n'y a pas d'étape intermédiaire entre les étapes a) et b). En particulier, de préférence, le mélange issu de l'étape a) ne subit pas de traitement hydrothermal. Preferably, there is no intermediate step between steps a) and b). In particular, preferably, the mixture resulting from step a) does not undergo hydrothermal treatment.
A l'étape b), la température de séchage est de préférence supérieure à 80°C, de préférence supérieure à 100°C, voire supérieure à 200°C, voire supérieure à 300°C et/ou inférieure à 450°C, de préférence inférieure à 400°C. In step b), the drying temperature is preferably greater than 80 ° C, preferably greater than 100 ° C, or even greater than 200 ° C, or even greater than 300 ° C and / or less than 450 ° C, preferably below 400 ° C.
La durée de séchage est inférieure à 24 heures, de préférence inférieure à 15 heures. Avantageusement, les phénomènes de ségrégation en sont limités, voire supprimés. L'homme du métier sait adapter les conditions de séchage et la forme du produit à sécher, en particulier son épaisseur, de manière à éliminer une quantité d'eau déterminée. The drying time is less than 24 hours, preferably less than 15 hours. Advantageously, the phenomena of segregation are limited or even eliminated. The person skilled in the art knows how to adapt the drying conditions and the shape of the product to be dried, in particular its thickness, so as to eliminate a specific quantity of water.
De préférence, la charge de départ est déterminée pour qu'à l'issue de l'étape b), ie produit selon l'invention est tel que la somme des taux de toutes les phases PO, voire des taux de toutes les phases cristallisées autres que les phases strengite et métastrengite et choisie(s) dans les groupes Go, GP et GH, est supérieure à 10%, voire supérieure à 20%, voire supérieure à 30%, voire supérieure à 50%, voire supérieure à 60%, voire supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%, voire supérieure à 95%. Preferably, the starting charge is determined so that at the end of step b), the product according to the invention is such that the sum of the levels of all the PO phases, or even the rates of all the crystallized phases. other than the strengite and metastrengite phases and chosen in groups Go, G P and G H , is greater than 10%, even greater than 20%, even greater than 30%, or even greater than 50%, or even greater than 60%, even greater than 70%, even greater than 80%, even greater than 90%, or even greater than 95%.
La réaction avec l'acide phosphorique conduit avantageusement à une agglomération des particules, ce qui les rend plus facile à manipuler. The reaction with phosphoric acid advantageously leads to agglomeration of the particles, which makes them easier to handle.
Dans un mode de réalisation, tes étapes a) et b) sont confondues. Par exemple, le méiange peut être réalisé dans un mélangeur chauffant, ou des matières premières de la charge de
dépari peuvent être réchauffées avant d'être introduites dans la charge de départ. Ce mode de réalisation n'est cependant pas préféré. In one embodiment, steps a) and b) are merged. For example, the mixture may be carried out in a heating mixer, or raw materials of the feedstock. may be reheated before being introduced into the feedstock. This embodiment is however not preferred.
Pour fabriquer un produit selon le mode FeP, ie procédé est de préférence tel que : To manufacture a product according to the FeP mode, the method is preferably such that:
- à l'étape a), la charge de départ comporte des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de fer, je rapport molaire (Fe + Mn)/P dans la charge de départ étant compris entre 0,9 et 1 ,1 , de préférence sensiblement égal à 1 , fe diamètre médian D50 étant inférieur à 10 pm, de préférence inférieur à 1 pm, de préférence inférieur à 0,5 pm, et la concentration massique de l'acide phosphorique H3P04 étant supérieure à 80%, et in step a), the feedstock comprises particles of an oxide and / or an iron hydroxide, the molar ratio (Fe + Mn) / P in the feedstock being between 0.9 and 1, 1, preferably substantially equal to 1, wherein the median diameter D 50 is less than 10 μm, preferably less than 1 μm, preferably less than 0.5 μm, and the mass concentration of phosphoric acid H 3 PO 4 being greater than 80%, and
- à l'étape b), le séchage est effectué à une température comprise entre 90°C et 120°C, de préférence pendant un temps de maintien à cette température compris entre 8 heures et 15 heures. in step b), the drying is carried out at a temperature of between 90 ° C. and 120 ° C., preferably during a holding time at this temperature of between 8 hours and 15 hours.
Pour fabriquer un produit selon le mode nP, le procédé est de préférence tel que : To manufacture a product according to the nP mode, the method is preferably such that:
- à l'étape a), la charge de départ comporte des particules de matières premières en un oxyde et/ou un hydroxyde de manganèse, le rapport molaire (Fe + Mn)/P dans la charge de départ étant compris entre 0,9 et 1 ,1 , de préférence sensiblement égal à 1 , le diamètre médian D50 des particules de matières premières étant inférieur à 60 pm, de préférence inférieur à 50 pm, de préférence inférieur à 10 pm, de préférence inférieur à 1 pm, de préférence inférieur à 0,5 pm, et la concentration massique de l'acide phosphorique H3P04 étant supérieure à 80%, et in step a), the feedstock comprises particles of raw materials made of an oxide and / or a manganese hydroxide, the molar ratio (Fe + Mn) / P in the feedstock being between 0.9 and 1, 1, preferably substantially equal to 1, the median diameter D 50 of the raw material particles being less than 60 μm, preferably less than 50 μm, preferably less than 10 μm, preferably less than 1 μm, of preferably less than 0.5 μm, and the mass concentration of phosphoric acid H 3 PO 4 being greater than 80%, and
- à l'étape b), ie séchage est effectué à une température comprise entre 90°C et 120°C, de . préférence pendant un temps de maintien à cette température compris entre 8 heures et 15 heures. in step b), the drying is carried out at a temperature of between 90.degree. C. and 120.degree. preferably during a holding time at this temperature between 8 hours and 15 hours.
Pour fabriquer un produit selon ie mode MFeP 1 , le procédé est de préférence tel que : To manufacture a product according to the MFeP 1 mode, the method is preferably such that:
- à l'étape a), la charge de départ comporte in step a), the starting load comprises
- des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de fer, particles in an oxide and / or an iron hydroxide,
- des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de manganèse, particles in an oxide and / or manganese hydroxide,
le rapport molaire (Fe + Mn) / P dans la charge de départ étant compris entre 0,9 et ,1 , de préférence sensiblement égal à 1 , avec le rapport molaire Mn/Fe dans la charge de départ supérieur à 2,3, de préférence supérieur à 3,0, de préférence supérieur à 3,5 et inférieur à 9,0, de préférence inférieur à 5,7, de préférence inférieur à 4,5, le diamètre médian des particules de matières premières étant inférieur à 60 pm, de préférence inférieur à 50 pm, de préférence inférieur à 10 pm, de préférence inférieur à 1 pm, de
préférence inférieur à 0,5 pm, et la concentration massique de l'acide phosphorique H3PO4 étant supérieure à 80%, et the molar ratio (Fe + Mn) / P in the feedstock being between 0.9 and 1, preferably substantially equal to 1, with the molar ratio Mn / Fe in the feedstock greater than 2.3, preferably greater than 3.0, preferably greater than 3.5 and less than 9.0, preferably less than 5.7, preferably less than 4.5, the median diameter of the raw material particles being less than 60 pm, preferably less than 50 pm, preferably less than 10 pm, preferably less than 1 pm, preferably less than 0.5 μm, and the mass concentration of phosphoric acid H 3 PO 4 being greater than 80%, and
- à l'étape b), le séchage est effectué à une température comprise entre 90°C et 120°C, de préférence pendant un temps de maintien à cette température compris entre 8 heures et 15 heures. in step b), the drying is carried out at a temperature of between 90 ° C. and 120 ° C., preferably during a holding time at this temperature of between 8 hours and 15 hours.
Pour fabriquer un produit selon le mode MFeP 2, le procédé est de préférence tel que : To manufacture a product according to the MFeP 2 mode, the method is preferably such that:
- à l'étape a), la charge de départ comporte in step a), the starting load comprises
- des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de fer, particles in an oxide and / or an iron hydroxide,
- des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de manganèse, particles in an oxide and / or manganese hydroxide,
le rapport molaire (Fe + Mn) / P dans Sa charge de départ étant compris entre 0,9 et 1 ,1 , de préférence sensiblement égal à 1 , avec le rapport molaire Mn/Fe dans la charge de départ supérieur à 0,6, de préférence supérieur à 0,8, de préférence supérieur à 0,9 et inférieur à 1 ,5, de préférence inférieur à 1 ,2, de préférence inférieur à 1 ,1 , le diamètre médian D50 des particules de matières premières étant inférieur à 60 pm, de préférence inférieur à 50 pm, de préférence inférieur à 10 pm, de préférence inférieur à 1 μιη, de préférence inférieur à 0,5 pm, et la concentration massique de l'acide phosphorique H3PO4 étant supérieure à 80%, et the molar ratio (Fe + Mn) / P in its feedstock being between 0.9 and 1, 1, preferably substantially equal to 1, with the molar ratio Mn / Fe in the feedstock greater than 0.6 , preferably greater than 0.8, preferably greater than 0.9 and less than 1.5, preferably less than 1.2, preferably less than 1.1, the median diameter D 50 of the raw material particles being less than 60 μm, preferably less than 50 μm, preferably less than 10 μm, preferably less than 1 μιη, preferably less than 0.5 μm, and the mass concentration of phosphoric acid H 3 PO 4 being greater than 80%, and
- à l'étape b), le séchage est effectué à une température comprise entre 90°C et 120°C, de préférence pendant un temps de maintien à cette température compris entre 8 heures et 15 heures. in step b), the drying is carried out at a temperature of between 90 ° C. and 120 ° C., preferably during a holding time at this temperature of between 8 hours and 15 hours.
L'homme du métier sait comment adapter la composition à l'étape a) et Ses conditions de séchage à l'étape b) pour fabriquer une phase PO. En particulier, il sait comment limiter, voire éviter la soiubilisaiion du fer afin de créer une autre phase que les phases strengite et métastrengite, et notamment la métastrengite, en particulier en adaptant les conditions de pH, notamment en augmentant l'acidité, et/ou en adaptant les conditions de température, notamment en diminuant la température, et/ou en adaptant les conditions de concentration en acide phosphorique, notamment en étant dans un milieu plus concentré. Those skilled in the art will know how to adapt the composition to step a) and its drying conditions in step b) to make a PO phase. In particular, he knows how to limit or even avoid the self-absorption of iron in order to create another phase than the strengite and metastrengite phases, and in particular metastrengite, in particular by adapting the pH conditions, in particular by increasing the acidity, and / or by adapting the temperature conditions, in particular by reducing the temperature, and / or by adapting the phosphoric acid concentration conditions, in particular by being in a more concentrated medium.
La réaction est principalement une réaction de surface. The reaction is mainly a surface reaction.
A l'étape c), optionnelle, le produit selon l'invention obtenu à l'issue de l'étape b) est émotté et/ou concassé et/ou broyé. Tous les types d émotteurs, de concasseurs et broyeurs sont utilisables. De préférence, un concassage à mâchoires est utilisé.
Dans un mode de réalisation, le procédé comporte une étape c). In step c), optional, the product according to the invention obtained at the end of step b) is swept and / or crushed and / or ground. All types of scrubbers, crushers and grinders are usable. Preferably, a jaw crushing is used. In one embodiment, the method comprises a step c).
A l'étape d), le produit selon l'invention, éventuellement après émottage et/ou broyage et/ou concassage, peut subir une opération de sélection granulométrique en fonction des applications visées, par exemple par tamisage. In step d), the product according to the invention, optionally after grinding and / or grinding and / or crushing, may undergo a granulometric selection operation depending on the intended applications, for example by sieving.
Lorsqu'il est destiné à être fondu pour fabriquer un matériau fondu riche en phase LAGJXODE destiné à la fabrication de batteries lithium-ion, le produit selon l'invention se présente de préférence sous la forme d'un ensemble de blocs dont la plus petite dimension est supérieure à 3 mm, de préférence supérieure à 5 mm et la plus grande dimension est inférieure à 200 mm. De préférence, pendant tout le procédé de fabrication, la température reste inférieure à 600°C, de préférence inférieure à 450°C et la pression reste inférieure à 5 bar, de préférence inférieure à 3 bar, de préférence inférieure à 2 bar, de préférence inférieure à 1 ,5 bar, de préférence reste la pression atmosphérique. When it is intended to be melted to manufacture a molten material rich in LAGJXODE phase intended for the manufacture of lithium-ion batteries, the product according to the invention is preferably in the form of a set of blocks, the smallest dimension is greater than 3 mm, preferably greater than 5 mm and the largest dimension is less than 200 mm. Preferably, during the entire manufacturing process, the temperature remains below 600 ° C., preferably below 450 ° C., and the pressure remains below 5 bar, preferably below 3 bar, preferably below 2 bar, preferably less than 1.5 bar, preferably remains atmospheric pressure.
Produit selon l'invention Product according to the invention
Un produit selon l'invention, en particulier fabriqué suivant un procédé selon l'invention, présente de préférence la forme d'un bloc qui peut être manipulé sans se désagréger. A product according to the invention, in particular manufactured according to a process according to the invention, preferably has the shape of a block which can be handled without disintegrating.
La faible perte au feu et la prise phosphorique permettent d'obtenir des agglomérats, en particulier des blocs, qui peuvent être manipulés sans se désagréger. La faible perte au feu permet également de limiter les départs de gaz lors de ia fusion et donc de mieux contrôler cette étape. Ainsi, plus la perte au feu est faible et meilleur est ie contrôle du procédé de fabrication du matériau fondu. The low loss on ignition and the phosphoric setting make it possible to obtain agglomerates, in particular blocks, which can be handled without disintegrating. The low loss on ignition also makes it possible to limit the departure of gases during the fusion and thus to better control this step. Thus, the lower the loss on ignition, the better the process of manufacturing the molten material.
Dans un mode de réalisation, la perte au feu est inférieure à 10%, voire inférieure à 5%. Le contrôle du procédé de fabrication du matériau fondu est alors optimal. In one embodiment, the loss on ignition is less than 10%, or even less than 5%. The control of the manufacturing process of the molten material is then optimal.
Atteindre des pertes au feu aussi faibies nécessite cependant un traitement thermique. En effet, ies sources de phosphore conventionnelles, et en particulier les sources d'acide phosphorique amène toujours de l'eau. Par exemple, les sources d'acide phosphorique comportent typiquement environ 15% d'eau. Achieving such low fire losses, however, requires heat treatment. Indeed, the conventional sources of phosphorus, and in particular the sources of phosphoric acid, always bring water. For example, phosphoric acid sources typically comprise about 15% water.
Selon l'invention, un compromis optimal entre le coût et ie contrôle du procédé de fusion est obtenu avec une perte au feu supérieure à 1%, voire supérieure à 5%. According to the invention, an optimal compromise between the cost and the control of the melting process is obtained with a loss on ignition greater than 1%, or even greater than 5%.
De préférence, ia teneur en eau représente plus de 80%, plus de 90%, plus de 95%, voire sensiblement 100% de ia perte au feu, en pourcentage massique. La teneur en eau peut être inférieure à 25%, de préférence inférieure à 20%, de préférence inférieure à 15%, de préférence inférieure à 10%, voire inférieure à 5%, inférieure à 2%, voire sensiblement nulle. Pour obtenir le compromis optimal, la teneur en eau est de préférence supérieure à 1 %, voire supérieure à 5%.
La teneur en « autres éléments » (autres que P, Fe, Mn, H et O) est de préférence inférieure à 4,0%, de préférence inférieure à 3,0%, de préférence inférieure à 2,0%, voire inférieure à 1 ,0%, voire inférieure à 0,5%. Preferably, the water content represents more than 80%, more than 90%, more than 95%, or even substantially 100% of the loss on ignition, in percentage by weight. The water content may be less than 25%, preferably less than 20%, preferably less than 15%, preferably less than 10%, or even less than 5%, less than 2%, or even substantially zero. To obtain the optimum compromise, the water content is preferably greater than 1%, or even greater than 5%. The content of "other elements" (other than P, Fe, Mn, H and O) is preferably less than 4.0%, preferably less than 3.0%, preferably less than 2.0%, or even less at 1, 0%, or even less than 0.5%.
Dans un mode de réalisation, les « autres éléments » sont des impuretés. In one embodiment, the "other elements" are impurities.
De préférence, Preferably,
• Na < 2,0%, de préférence Na < 1 ,0%, de préférence Na < 0,5%, de préférence Na < 0,3%, voire Na < 0,2% et/ou Na <2.0%, preferably Na <1.0%, preferably Na <0.5%, preferably Na <0.3%, or even Na <0.2% and / or
• Al < 2,0%, de préférence AI < 1 ,0%, de préférence Ai < 0,5%, voire Ai < 0,3%, de préférence Al < 0,2%, et/ou Al <2.0%, preferably Al <1.0%, preferably Ai <0.5%, or even Ai <0.3%, preferably Al <0.2%, and / or
• Ti < 2,0%, de préférence Ti < 1 ,0%, de préférence Ti < 0,5%, de préférence Ti < 0,3%, de préférence Ti < 0,2%. Ti <2.0%, preferably Ti <1.0%, preferably Ti <0.5%, preferably Ti <0.3%, preferably Ti <0.2%.
Matériau riche en phase(s) LAGJXODE Material rich in LAGJXODE phase (s)
Pour fabriquer un matériau riche en phases LAGJXODE, tous les procédés décrits dans PCT/IB2012/053634, incorporé par référence, peuvent être notamment mis en œuvre. Les matières premières et, optionneliement l'environnement gazeux de ces procédés n'étant cependant limités pour que ia partie cristallisée du matériau fondu riche en phases LAGJXODE présente nécessairement, pour plus de 99,3% en masse, une même phase LAGJXODE. To manufacture a material rich in LAGJXODE phases, all the processes described in PCT / IB2012 / 053634, incorporated by reference, can be implemented in particular. The raw materials and, optionally, the gaseous environment of these processes are, however, limited so that the crystallized portion of the molten material rich in LAGJXODE phases necessarily has, for more than 99.3% by mass, the same LAGJXODE phase.
En particulier, un tel procédé peut être mis en œuvre afin de fabriquer un matériau fondu comportant au moins une phase LAGJXODE, dans laquelle : In particular, such a method can be implemented in order to manufacture a molten material comprising at least one LAGJXODE phase, in which:
* G est choisi parmi les éléments Fe et/ou Mn, et optionneliement Ni, Co, V et leurs mélanges, et G is selected from the elements Fe and / or Mn, and optionally Ni, Co, V and mixtures thereof, and
* X comporte P et optionneliement un élément choisi parmi S, V, Si, Nb, Mo, Al et leurs méianges, X comprises P and optionally an element chosen from S, V, Si, Nb, Mo, Al and their mixtures,
et notamment un matériau fondu comportant au moins une phase cristallisée de formule (L . aAa)i+x(G1.bJb)y(P04) de préférence de formule Li1+x(G)y(P04), avec G choisi parmi les éléments Fe et/ou Mn, En particulier, ladite phase peut être la phase LiFeP04, ou LiMnP04, ou LiMno.8Fec.2PO,), ou LiFe0,5Mn0,5POi. and in particular a molten material having at least one crystalline phase of formula (L. has Aa) i + x (G 1. b PG) y (P0 4), preferably of formula Li 1 + x (G) y (P0 4 ), with G selected from the elements Fe and / or Mn. In particular, said phase may be the LiFePO 4 or LiMnPO 4 or LiMno phase. 8 Fec.2PO,) or LiFe 0.5 Mn 0, 5POi.
Dans un mode de réalisation, ia quantité de ladite phase LAGJXODE, de préférence de ladite phase de formule Li +x(G)y(P04), avec G choisi parmi les éléments Fe et/ou Mn, sur ia base de ladite partie cristallisée du matériau fondu, est supérieure à 50%, de préférence supérieure à 70%, de préférence supérieure à 80%, de préférence supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95%, de préférence supérieure à 99%, de préférence supérieure à 99,5%, de préférence supérieure à 99,7%, de préférence supérieure à 99,8%, de préférence supérieure à
99,9%, de préférence est sensiblement de 100%. Un tel matériau fondu obtenu est particulièrement bien adapté à une application en tant qu'électrode d'une batterie lithium-ion. Pour fabriquer un matériau riche en phases LAGJXODE, un procédé comportant les étapes suivantes est adapté : In one embodiment, the amount of said LAGJXODE phase, preferably of said phase of formula Li + x (G) y (PO 4 ), with G selected from the elements Fe and / or Mn, on the basis of said part crystallization of the molten material is greater than 50%, preferably greater than 70%, preferably greater than 80%, preferably greater than 90%, preferably greater than 95%, preferably greater than 99%, preferably greater than 99.5%, preferably greater than 99.7%, preferably greater than 99.8%, preferably greater than 99.9%, preferably is substantially 100%. Such a molten material obtained is particularly well suited for application as an electrode of a lithium-ion battery. To produce a material rich in LAGJXODE phases, a method comprising the following steps is suitable:
• mélange de matières premières de manière à former une charge de départ comportant un produit selon l'invention, Mixture of raw materials so as to form a feedstock comprising a product according to the invention,
« fusion de la charge de départ jusqu'à obtention d'une masse liquide, "Melting of the feedstock until a liquid mass is obtained,
• refroidissement jusqu'à solidification complète de ladite masse liquide, de manière à obtenir un matériau fondu, Cooling until complete solidification of said liquid mass, so as to obtain a molten material,
• optionnellement, concassage et/ou broyage et/ou sélection granulométrique dudit matériau fondu, Optionally, crushing and / or grinding and / or granulometric selection of said molten material,
• optionnellement traitement thermique du matériau fondu à une température de palier inférieure à la température de fusion Tf dudit matériau fondu et comprise entre Tf - 800°C, ou 500°C si Tf - 800°C est inférieur à 500°C, et Tf - 50°C, pendant un temps de maintien en palier supérieur à 90 minutes, et dans un environnement réducteur,Optionally thermal treatment of the molten material at a lower temperature than the melting temperature T f of said molten material and between T f - 800 ° C, or 500 ° C if T f - 800 ° C is less than 500 ° C , and T f - 50 ° C, during a hold time greater than 90 minutes, and in a reducing environment,
• optionnellement, concassage et/ou broyage et/ou sélection granulométrique dudit matériau fondu, Optionally, crushing and / or grinding and / or granulometric selection of said molten material,
les matières premières à l'étape A) et, optionnellement l'environnement gazeux à l'étape B), étant déterminés de manière que la partie cristallisée dudit matériau fondu présente au moins une phase LAGJXODE. the raw materials in step A) and, optionally, the gaseous environment in step B), being determined so that the crystallized portion of said molten material has at least one LAGJXODE phase.
A l'étape A), de préférence, le produit selon l'invention est introduit dans la charge de départ destinée à être fondue sans avoir subi d'autre traitement thermique que le séchage à l'étape b). In step A), preferably, the product according to the invention is introduced into the feedstock to be melted without having undergone any other heat treatment than drying in step b).
Exemples Examples
Méthodes de caractérisation Characterization methods
Les analyses chimiques et de détermination de phase ont été réalisées sur des échantillons qui présentaient, après broyage, une taille médiane inférieure à 40 pm. The chemical and phase determination analyzes were carried out on samples which, after grinding, had a median size of less than 40 μm.
L'analyse chimique a été effectuée par fluorescence X et par « Inductsvely Coupled Plasma » ou « ICP » pour ie lithium et les impuretés. Chemical analysis was performed by X-ray fluorescence and Inductsvely Coupled Plasma or ICP for lithium and impurities.
L'hétérogénéité d'un produit selon l'invention est évaiuée à partir de mesures de l'hétérogénéité faites sur des particules de taille comprise entre 106 pm et 250 pm, éventuellement obtenues après broyage et tamisage du produit. La nature du broyage et/ du tamisage sont sans importance sur les résultats, pourvu que ce broyage et/ou tamisage permette de constituer une
fraction significative (par exemple comportant plus de 5, plus de 100, plus de 1000 particuies) de particules de taille comprise entre 106 pm et 250 pm. The heterogeneity of a product according to the invention is evaluated on the basis of measurements of the heterogeneity made on particles of size between 106 μm and 250 μm, possibly obtained after grinding and sieving of the product. The nature of the crushing and / or sieving are of no importance on the results, provided that this grinding and / or sieving makes it possible to constitute a significant fraction (for example having more than 5, more than 100, more than 1000 particles) of particles of size between 106 pm and 250 pm.
La mesure des teneurs en un même élément, ΤΊ et T2, peut facilement être effectuée par une analyse par spectrométrie en énergie (ou « EDS » en anglais), au moyen d'une microsonde sur une coupe polie de ladite particule. Dans les exemples ci-dessous, cette méthode a été utilisée pour rechercher, dans une coupe d'une particule, les régions présentant la plus forte teneur et la plus faible teneur en un élément, puis le rapport entre ces teneurs maximale et minimale a été calculé. Dans le tableau 3, la même mesure a été faite sur 5 particules du même exemple. La mise en évidence d'inclusions au sein du produit se présentant sous la forme d'une particule de taille comprise entre 106 pm et 250 pm, obtenue par d'éventuels broyage et tamisage, peut facilement être réalisée à partir de clichés de ladite particule pris à l'aide d'un microscope électronique à balayage. Pour cela, des particuies du produit sont enrobés d'une résine époxy, puis polies afin d'obtenir un bon état de surface, ledit polissage s'effectuant au minimum avec un disque abrasif diamanté grade 1200, de préférence avec une suspension diamantée. Les polissages sont ensuite métallisés à l'or. Des clichés sont ensuite réalisés à l'aide d'un microscope électronique à balayage (MEB), de préférence dans un mode utilisant les électrons rétrodiffusés afin d'obtenir un très bon contraste entre les inclusions et tes autres phases présentes. Dans le cas présent, les conditions suivantes ont été appliquées lors de la réalisation desdites images sur un microscope électronique en balayage FEI équipé d'un détecteur GAD : The measurement of the contents in the same element, ΤΊ and T 2 , can easily be performed by an energy spectrometric analysis (or "EDS" in English), by means of a microprobe on a polished section of said particle. In the examples below, this method was used to search, in a section of a particle, the regions with the highest content and the lowest content of an element, then the ratio between these maximum and minimum levels was calculated. In Table 3, the same measurement was made on 5 particles of the same example. The detection of inclusions within the product in the form of a particle of size between 106 μm and 250 μm, obtained by possible grinding and sieving, can easily be carried out from cliches of said particle. taken using a scanning electron microscope. For this, particles of the product are coated with an epoxy resin and then polished to obtain a good surface finish, said polishing being carried out at least with a 1200-grade diamond abrasive disk, preferably with a diamond suspension. The polishes are then metallized with gold. Images are then made using a scanning electron microscope (SEM), preferably in a backscattered electron mode to obtain a very good contrast between the inclusions and the other phases present. In the present case, the following conditions have been applied during the production of said images on an FEI scanning electron microscope equipped with a GAD detector:
- High vac - Mode "field-free", - High vac - "field-free" mode,
- Working Distance (WD) : 4,0 mm, - Working Distance (WD): 4.0 mm,
- High Voltage (HV) : 10 keV, - High Voltage (HV): 10 keV,
- Spot : 4,0, - Spot: 4.0,
- Diaphragm. : 50 pm, - Diaphragm. : 50 pm,
- Magnifi cation : x500, - Magnification: x500,
- Contrast : 72,9, - Contrast: 72.9,
- Brightness : 38,2. - Brightness: 38.2.
Chaque cliché présente au minimum 1024x884 pixels, sans la barre d'échelle. Le grandissement utilisé est tel qu'au moins 3 particuies de tailles comprises entre 106 pm et 250 pm soient entièrement comprises dans limage. Each shot has a minimum of 1024x884 pixels, without the scale bar. The magnification used is such that at least 3 particles of sizes between 106 μm and 250 μm are fully included in the image.
L'image est analysée à l'aide du logiciel image J, disponible sur le site http://rsbweb.nih.gov/ij/ selon la méthode en 4 étapes suivante : The image is analyzed using the image J software, available at http://rsbweb.nih.gov/ij/ according to the following 4-step method:
Etape 1 : Pré-traitement Step 1: Pre-treatment
- ouvrir l'image dans imageJ ;
- convertir l'image, initialement au format RGB, en 8-bits, à l'aide de la fonction « Image > Type > 8-bits » ; - open the image in imageJ; - Convert the image, initially in RGB format, to 8-bit, using the "Image>Type>8-bit"function;
- découper l'image (fonction « Crop ») pour enlever la barre d'échelle ou toute autre information complémentaire se trouvant sur i'image ; - cut the image ("Crop" function) to remove the scale bar or any other additional information on the image;
- définir le facteur d'échelle de l'image à l'aide de ia fonction « Analyse > Set Scale » de façon à pouvoir mesurer les dimensions directement en microns en convertissant un nombre de pixels en une dimension exprimée en microns ; define the scaling factor of the image using the "Analysis> Set Scale" function so that the dimensions can be measured directly in microns by converting a number of pixels into a dimension expressed in microns;
Etape 2 : Détermination du nombre d'inclusions présentes dans une particule Step 2: Determining the number of inclusions present in a particle
- binariser l'image avec la fonction « image > Adjust > Threshold » de façon à extraire les inclusions à analyser du reste de l'image (résine et reste de la particule). Les inclusions doivent donc apparaître en blanc (niveau de gris = 255), et le reste de l'image en noir (niveau de gris = 0) ; - Binarize the image with the "Image> Adjust> Threshold" function in order to extract the inclusions to be analyzed from the rest of the image (resin and the rest of the particle). The inclusions must appear in white (grayscale = 255), and the rest of the image in black (grayscale = 0);
- sélectionner les inclusions d'une particule entièrement contenue dans l'image et analyser celles-ci à l'aide de !a fonction « Analyse > Analyse Particles ». Ne sélectionner que les inclusions de surface comprise entre 5 μνη2 et 150 pm2, en spécifiant pour cela dans le champ « Size » les limites précédemment évoquées. Dans îe champ « Circularity » conserver les valeurs par défaut (à savoir entre 0 et 1 ). Cocher les cases « Disptay results » et « Clear results » de manière à purger le fichier de résultat et afficher le nombre d'inclusions détectées ; - select the inclusions of a particle entirely contained in the image and analyze them using the function "Analysis> Analysis Particles". Select only the surface inclusions between 5 μνη 2 and 150 pm 2 , specifying the previously mentioned limits in the "Size" field. In the "Circularity" field keep the default values (ie between 0 and 1). Check the "Disptay results" and "Clear results" boxes to purge the result file and display the number of inclusions detected;
-Identifier le nombre d'inclusions détectées dans la particule choisie ; -Identify the number of inclusions detected in the chosen particle;
Etape 3 : Détermination de la surface de la particule Step 3: Determining the surface of the particle
- Repartir de l'image obtenue à ia fin du prétraitement ; - Start from the image obtained at the end of the pretreatment;
- binariser l'image avec la fonction « Image > Adjust > Threshold » de façon à extraire cette fois-ci les particules du reste de l'image. Celles-ci apparaissent en blanc (niveau de gris = 255), et ie reste de l'image en noir (niveau de gris = 0) ; - Binarize the image with the function "Image> Adjust> Threshold" so as to extract the particles this time from the rest of the image. These appear in white (gray level = 255), and the remainder of the image in black (gray level = 0);
- sélectionner ia même particule que celle ayant servi au comptage des inclusions {étape précédente) ; - select the same particle as that used for counting inclusions (previous step);
- analyser ladite particule à l'aide de la fonction « Analyse > Analyse Particles ». Dans le champ « Size », ne pas spécifier de limites minimales ou maximales. Dans le champ « Circularity » conserver les valeurs par défaut (à savoir entre 0 et 1 ). Cocher les cases « Display results » et « Clear results » de façon à purger le fichier de résultat et afficher la valeur de la surface de la particule en question ; - Analyze said particle using the function "Analysis> Analysis Particles". In the "Size" field, do not specify minimum or maximum limits. In the field "Circularity" keep the default values (ie between 0 and 1). Check the "Display results" and "Clear results" boxes to purge the result file and display the value of the surface of the particle in question;
- Dans le tableau de résultat généré, identifier la valeur de la surface de la particule choisie (colonne « Area ») exprimée en pm2 ;
Etape 4 : Calcul de la concentration en inclusions dans ia particule sélectionnée - In the result table generated, identify the value of the surface of the chosen particle ("Area" column) expressed in pm 2 ; Step 4: Calculation of the concentration of inclusions in the selected particle
Diviser le nombre d'inclusions détectées (résultat de l'étape 2) par Sa valeur de la surface de la particule (résultat de l'étape 3). Divide the number of inclusions detected (result of step 2) by its value of the surface of the particle (result of step 3).
La détermination de la quantité de phase LAGJXODE a été effectuée à partir des diagrammes de diffraction X, acquis avec un diffractomètre D5000 de ia société BRUKER pourvu d'un tube DX en cuivre, The determination of the amount of LAGJXODE phase was carried out on the basis of the X-ray diffraction diagrams acquired with a BRUKER D5000 diffractometer provided with a copper DX tube.
A l'aide du logiciel EVA (commercialisé par la société BRUKER) et après avoir effectué une soustraction du fond continu (background 0,8), ii est possible de mesurer l'aire ALAGJXODE (sans traitement de déconvolution) du pic principal ou multiplet principal de diffraction du LAGJXODE et, pour chacune des phases secondaires, l'aire Aps (sans traitement de déconvolution) du pic de plus forte intensité non superposé ou du multiplet de plus forte intensité non superposé. On peut alors calculer l'aire totale Aphases secondaires par la somme des aires Aps. La quantité de phase LAGJXODE est alors calculée suivant la formule (1 ). Using the EVA software (marketed by BRUKER) and after performing a continuous background subtraction (background 0.8), it is possible to measure the area A LA GJXODE (without deconvolution treatment) of the main peak or main diffraction multiplet of the LAGJXODE and, for each of the secondary phases, the area A ps (without deconvolution treatment) of the peak of higher non-superimposed intensity or the multiplet of higher intensity not superimposed. We can then calculate the total area A secondary phases by the sum of the areas A ps . The phase quantity LAGJXODE is then calculated according to formula (1).
Ainsi, si la phase LAGJXODE est la seule phase en présence dans le diagramme de diffraction X, la quantité de phase LAGJXODE est égale à 100 %. Thus, if the LAGJXODE phase is the only phase present in the X diffraction pattern, the LAGJXODE phase quantity is equal to 100%.
Les taux de phase métastrengite et strengite sont classiquement évalués par la méthode des ajouts dosés, par !a mesure d'aires de pics de diffraction correspondant. Metastrengite and strengite phase rates are conventionally evaluated by the metered additions method, by measuring corresponding areas of diffraction peaks.
Les diagrammes de diffraction X peuvent être obtenus avec un diffractomètre D5000 de la société BRUKER pourvu d'un tube DX au cuivre et d'une fente de réception de 0,6 mm, sur un domaine angulaire 2Θ compris entre 5° et 80°, avec un pas de 0,02°, et un temps de comptage de 2 s/pas. Lors de la mesure, l'échantillon est de préférence mis en rotation sur lui-même afin de limiter les orientations préférentielles. The X-ray diffraction patterns can be obtained with a BRUKER D5000 diffractometer provided with a copper DX tube and a 0.6 mm receiving slot, over an angular range of between 5 ° and 80 °. with a step of 0.02 °, and a counting time of 2 s / step. During the measurement, the sample is preferably rotated on itself in order to limit the preferred orientations.
Les fiches ICDD (« International Center for Diffraction Data ») 01-70-9910 et 01 -70-9911 , correspondant à la fiche ICDD de la métastrengite I I et à la fiche ICDD de ia strengite, respectivement, permettent d'identifier des pics communs aux phases métastrengite et strengite pour des valeurs 2Θ de 20,4° et 18,2°, un pic considéré comme spécifique à la phase métastrengite pour une valeur 2Θ de 32,2° et un pic spécifique à la phase strengite pour une valeur 2Θ de 16,2°. Les pics spécifiques sont cependant moins élevés que les pics communs. Pour améliorer la précision de la mesure, il est préférable d'appliquer la méthode des ajouts dosés sur les pics communs centrés sur une valeur 2Θ de 20,4° si ces pics ne présentent pas de recouvrement avec au moins un pic d'une autre phase que la phase à mesurer. Sinon, il est préférable d'appliquer Sa méthode des ajouts dosés sur les pics communs centrés sur une valeur
2Θ de 18,2° si ces pics ne présentent pas de recouvrement avec au moins un pic d'une autre phase que ia phase à mesurer. Sinon, Sa méthode des ajouts dosés est appliquée sur le pic spécifique à la phase à mesurer. En cas de présence simultanée des phases métastrengite et strengite, il est également possible d'évaluer le taux de phases métastrengite et strengite par la méthode des ajouts dosés à partir d'un pic commun, par exemple le pic centré sur une valeur 2Θ de 20,4°, ne présentant pas de recouvrement avec une autre phase. The International Center for Diffraction Data (ICDD) sheets 01-70-9910 and 01-70-9911, corresponding to the ICDD sheet of metastrengite II and the ICDD record of strengite, respectively, make it possible to identify peaks common to the metastrengite and strengite phases for 2Θ values of 20.4 ° and 18.2 °, a peak considered specific to the metastrengite phase for a 2Θ value of 32.2 ° and a peak specific to the strengite phase for a value 2Θ of 16.2 °. Specific peaks are however lower than common peaks. To improve the accuracy of the measurement, it is preferable to apply the method of the added additions on the common peaks centered on a 2Θ value of 20.4 ° if these peaks do not show overlap with at least one peak of another phase than the phase to be measured. Otherwise, it is best to apply its method of metered additions on common peaks centered on a value 2Θ of 18.2 ° if these peaks do not show overlap with at least one peak of another phase than the phase to be measured. Otherwise, His method of metered additions is applied to the peak specific to the phase to be measured. In case of simultaneous presence of the metastrengite and strengite phases, it is also possible to evaluate the rate of metastrengite and strengite phases by the method of additions dosed from a common peak, for example the peak centered on a 2Θ value of 20. , 4 °, not showing recovery with another phase.
Un diagramme de diffraction X de l'échantillon à analyser permet d'identifier si l'échantillon comporte l'une et/ou l'autre des phases métastrengite et strengite, selon que ce diagramme présente ou non des pics aux valeurs 2Θ susmentionnées. An X-ray diffraction diagram of the sample to be analyzed makes it possible to identify whether the sample comprises one and / or the other of the metastrengite and strengite phases, depending on whether or not this diagram has peaks with the above-mentioned 2Θ values.
Pour l'application de la méthode des ajouts dosés, on prépare quatre mélanges homogènes de l'échantillon à analyser avec un échantillon étalon présent dans les quantités suivantes, respectivement : 0,5x(C/P)x m, (C/P)x m, 1 ,5x(C/P)x m, et 2x(C/P)x m, For the application of the metered addition method, four homogeneous mixtures of the sample to be analyzed are prepared with a standard sample present in the following quantities, respectively: 0.5x (C / P) xm, (C / P) xm , 1.5x (C / P) xm, and 2x (C / P) xm,
- m désignant la masse de l'échantillon à analyser, - m denoting the mass of the sample to be analyzed,
- P désignant le pourcentage massique, dans l'échantillon étalon, de la phase à mesurer, et P denotes the mass percentage, in the standard sample, of the phase to be measured, and
- C désignant le rapport de l'intensité d'un pic de la phase considérée dans l'échantillon à analyser sur l'intensité du pic correspondant dans l'échantillon étalon. Where C denotes the ratio of the intensity of a peak of the phase considered in the sample to be analyzed to the intensity of the corresponding peak in the standard sample.
Par exemple, si la masse initiale de l'échantillon à analyser est égale à 2g, si C est égal à 0,6 (soit 60%) et si P est égal 0,8 (soit 80%), alors on ajoute à l'échantillon à analyser une quantité d'échantillon étalon égale à 0,5x(0,6/0,8)x2 soit 0,75g, (0,6/0,8)x2 soit 1 ,5g, 1 ,5x(0,6/0,8)x2 soit 2,25g, 2x(0,6/0,8)x2 soit 3g, respectivement. For example, if the initial mass of the sample to be analyzed is equal to 2g, if C is equal to 0.6 (ie 60%) and if P is equal to 0.8 (ie 80%), then we add to sample to be analyzed a standard sample quantity equal to 0.5x (0.6 / 0.8) x2 is 0.75g, (0.6 / 0.8) x2 is 1.5g, 1, 5x (0 , 6 / 0.8) x2 is 2.25g, 2x (0.6 / 0.8) x2 is 3g, respectively.
P peut être déterminé par analyse Rietveid. De préférence, P > 80%. P can be determined by Rietveid analysis. Preferably, P> 80%.
C peut être déterminé à l'aide de l'option « Y-Scale » du logiciel EVA, en faisant coïncider les intensités des pics de la phase à mesurer de l'échantillon étalon avec ceux de l'échantillon à analyser. C can be determined using the "Y-Scale" option of the EVA software, by matching the peak intensities of the phase to be measured of the standard sample with those of the sample to be analyzed.
Le rapport C est sensiblement le même quel que soit le pic considéré pourvu que ce pic ne concerne qu'une seule des phases métastrengite et strengite. The ratio C is substantially the same whatever the peak considered, provided that this peak only concerns one of the metastrengite and strengite phases.
Le taux de ia phase considérée dans l'échantillon à analyser est alors classiquement déterminé par régression linéaire. The rate of the phase considered in the sample to be analyzed is then classically determined by linear regression.
Essais testing
Les exemples suivants sont fournis à des fins illustratives et ne limitent pas l'invention. The following examples are provided for illustrative purposes and do not limit the invention.
Les matières premières utilisées sont les suivantes :
β poudre de particules d'oxyde de fer Fe203, dont ia pureté est supérieure ou égale à 95 % en masse et dont la taille médiane est égale à 0,3 pm, The raw materials used are as follows: β powder of Fe 2 O 3 iron oxide particles, whose purity is greater than or equal to 95% by weight and whose median size is equal to 0.3 μm,
• poudre de particules d'oxyde de manganèse Mn02, dont la pureté est supérieure ou égale à 95 % en masse et dont la taille médiane est égale à 53 μιη, • powder of MnO 2 manganese oxide particles, whose purity is greater than or equal to 95% by mass and whose median size is equal to 53 μιη,
• acide phosphorique H3P04 de concentration massique égaie à 85%, • phosphoric acid H 3 P0 4 with a mass concentration equal to 85%,
• poudre d'oxyde de fer Fe304, « 97% métal basis -325 Mesh » commercialisée par la société Alfa Aesar, Fe 3 O 4 iron oxide powder, "97% metal base -325 Mesh" marketed by Alfa Aesar,
• poudre de NH4H2P04, dont la pureté est supérieure ou égaie à 97 % en masse. • NH 4 H 2 P0 4 powder, whose purity is greater than or equal to 97% by weight.
Les échantillons des exemples 1 à 7 sont fabriqués suivant un procédé selon l'invention : The samples of Examples 1 to 7 are manufactured according to a process according to the invention:
Les charges de départ à l'étape a) sont fournies par le tableau 1 suivant : Starting charges in step a) are provided by the following Table 1:
Charge de départ servant à réaliser le produit selon l'exemple : Starting load for producing the product according to the example:
Tableau 1 Table 1
Pour chaque exemple, ia poudre de particules d'oxyde de fer et/ou la poudre de particules d'oxyde de manganèse est disposée dans la cuve d'un mélangeur VMI R601 équipé d'une pale en forme de feuille. Le mélangeur est ensuite mis en route et l'acide phosphorique est progressivement ajouté de manière à obtenir un mélange homogène. For each example, the iron oxide particle powder and / or the manganese oxide particle powder is disposed in the vessel of a VMI mixer R601 equipped with a sheet-shaped blade. The mixer is then started and the phosphoric acid is gradually added so as to obtain a homogeneous mixture.
Les mélanges 1 à 7 ainsi obtenus (destinés à la fabrication des exemples 1 à 7, respectivement) sont transvasés dans des moules en silicone présentant un diamètre égal à 24 cm et une hauteur égaie à 6 cm. The mixtures 1 to 7 thus obtained (for the manufacture of Examples 1 to 7, respectively) are transferred into silicone molds having a diameter equal to 24 cm and a height equal to 6 cm.
A l'étape b), lesdits moules sont placés dans une étuve MEM ERT 749L 250°C UFP800 à 110°C pendant 12 heures. Une fois sortis de l'étuve, les blocs obtenus sont démoulés et ne s'écoulent pas sous leur propre poids après refroidissement. In step b), said molds are placed in a MEM ERT 749L 250 ° C UFP800 oven at 110 ° C for 12 hours. Once out of the oven, the blocks obtained are demolded and do not flow under their own weight after cooling.
Le mélange 2 ainsi obtenu est ensuite transvasé dans une cuve en acier afin de pouvoir résister à une température de séchage de 400°C, ladite cuve étant ensuite placée dans une étuve Nabertherm N500/65A, à 400"C pendant 2 heures.
A l'étape c), ies blocs sont concassés dans un concasseur BB200 de RETSCH. The mixture 2 thus obtained is then transferred to a steel tank so that it can withstand a drying temperature of 400 ° C., said tank then being placed in a Nabertherm N500 / 65A oven at 400 ° C. for 2 hours. In step c), the blocks are crushed in a RETSCH BB200 crusher.
L'exemple comparatif 8 est fabriqué suivant un procédé équivalent au procédé permettant de fabriquer le premier composé (« first compound ») décrit dans l'exemple 13 de EP 2 546 194 : 4,64 grammes d'une poudre d'oxyde de fer Fe304 et 6,90 grammes d'une poudre de phosphate d'ammonium NH4H2PO4 sont mélangés à sec dans un broyeur en carbure de tungstène. Le mélange broyé obtenu est versé dans une nacelle en platine. La nacelle est ensuite placée dans un four électrique tubulaire, et chauffée à une température égaie à 1300°C pendant 30 minutes sous atmosphère d'azote afin de fondre le mélange broyé. Le mélange fondu est ensuite refroidi en le versant dans de l'azote liquide. Le produit obtenu est amorphe et aucune phase cristallisée n'a pu être mise en évidence. Comparative Example 8 is manufactured according to a process equivalent to the process for manufacturing the first compound ("first compound") described in Example 13 of EP 2 546 194: 4.64 grams of an iron oxide powder Fe 3 0 4 and 6.90 grams of a NH 4 H 2 PO 4 ammonium phosphate powder are dry blended in a tungsten carbide mill. The ground mixture obtained is poured into a platinum boat. The nacelle is then placed in a tubular electric furnace and heated at a temperature of 1300 ° C for 30 minutes under a nitrogen atmosphere to melt the ground mixture. The molten mixture is then cooled by pouring into liquid nitrogen. The product obtained is amorphous and no crystalline phase could be demonstrated.
L'exemple comparatif 9 est une poudre de métastrengite FeP04.2H20 commercialisée par ia société Budenheim. Comparative Example 9 is a metastrengite powder FePO 4 .2H 2 O sold by the company Budenheim.
Le tableau 2 suivant résume les propriétés des produits des exemples 1 à 7 obtenus à i'issue de l'étape c), ainsi que celles des produits des exemples comparatifs 8 et 9. The following Table 2 summarizes the properties of the products of Examples 1 to 7 obtained at the end of step c), as well as those of the products of Comparative Examples 8 and 9.
« Paf » désigne la perte au feu, mesurée après traitement thermique à 1000°C pendant 2 heures.
"Paf" refers to the loss on ignition, measured after heat treatment at 1000 ° C for 2 hours.
Tableau 2
Table 2
Les produits des exemples 1 à 7, selon l'invention, présentent : The products of Examples 1 to 7, according to the invention, present:
- un taux de phase strengtte égal à 0, et a strengtte phase rate equal to 0, and
- un taux de phase métastrengite égal à 0. a metastrengite phase rate equal to 0.
Le tableau 3 suivant résume les mesures d'hétérogénéité obtenues suivant la méthode décrite précédemment : The following table 3 summarizes the heterogeneity measurements obtained according to the method described above:
Tableau 3 Table 3
La méthode décrite précédemment permet de mettre en évidence que les produits selon les exemples 1 à 7 présentent, après broyage, des particules hétérogènes (mais aussi des particules homogènes) : The method described above makes it possible to demonstrate that the products according to Examples 1 to 7 have, after grinding, heterogeneous particles (but also homogeneous particles):
Toutes les particules analysées du produit selon l'exemple 1 comportent des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T1 et T2 respectivement, en élément Fe et en élément P dont le rapport T-|/T2 est supérieur à 1 ,7, lesdites particules comportant toutes des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, ΤΊ et T2 respectivement, en élément P dont le rapport T1/T2 est supérieur ou égal à 58,7. All the analyzed particles of the product according to Example 1 comprise first and second regions having first and second contents, T 1 and T 2 respectively, in element Fe and element P whose ratio T- | / T 2 is greater than 1, 7, said particles all having first and second regions having first and second contents, Τ Ί and T 2 respectively, in element P whose ratio T 1 / T2 is greater than or equal to 58.7.
Toutes les particules analysées du produit selon l'exemple 2 comportent des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T, et T2 respectivement, en élément Fe et en élément P dont le rapport T-j/T2 est supérieur à 1 ,4, lesdites particules comportant toutes des première et deuxième régions présentant des première et deuxième
teneurs, ΤΊ et Τ2 respectivement, en élément P dont le rapport Ti/T2 est supérieur ou égal à 24,3-All the analyzed particles of the product according to Example 2 comprise first and second regions having first and second contents, T, and T 2 respectively, in element Fe and element P whose ratio Tj / T 2 is greater than 1, 4, said particles all having first and second regions having first and second contents, ΤΊ and Τ 2 respectively, in element P whose ratio Ti / T 2 is greater than or equal to 24.3-
40% en nombre des particules analysées du produit selon l'exemple 3 comportent des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T-, et T2 respectivement, en élément Fe et en élément P dont le rapport Ti/T2 est supérieur à 2,1 , lesdiies particules comportant toutes des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T-i et T2 respectivement, en élément P dont ie rapport Ί ί 2 est supérieur ou égal à 22,3. 40% in number of the analyzed particles of the product according to Example 3 comprise first and second regions having first and second contents, T- and T 2, respectively, in Fe element and in element P whose ratio Ti / T 2 is greater than 2.1, the said particles all having first and second regions having first and second contents, Ti and T 2 respectively, P element whose ratio Ί ί 2 is greater than or equal to 22.3.
Toutes ies particules analysées du produit selon l'exemple 4 comportent des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T et T2 respectivement, en élément Fe et en élément P dont le rapport Ti/T2 est supérieur à 1 ,4, lesdites particules comportant toutes des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T-, et T2 respectivement, en élément Fe dont îe rapport T^T2 est supérieur ou égal à 1 ,5. All the analyzed particles of the product according to Example 4 comprise first and second regions having first and second contents, T and T 2, respectively, in element Fe and in element P whose ratio Ti / T 2 is greater than 1, 4 said particles all having first and second regions having first and second contents, T 1 and T 2, respectively, in Fe element whose ratio T 1 T 2 is greater than or equal to 1.5.
Toutes les particules analysées du produit selon l'exemple 5 comportent des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T-, et T2 respectivement, en élément Mn et en élément P dont ie rapport Ti/T2 est supérieur à 1 ,6, lesdites particules comportant toutes des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T. et T2 respectivement, en élément P dont le rapport T /T2 est supérieur ou égal à 12,2. All the analyzed particles of the product according to Example 5 comprise first and second regions having first and second contents, T- and T 2, respectively, in element Mn and element P whose Ti / T ratio 2 is greater than 1 , 6, said particles all having first and second regions having first and second contents, T. and T 2 respectively, in element P whose ratio T / T 2 is greater than or equal to 12.2.
Toutes ies particules analysées du produit selon l'exemple 6 comportent des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, Tf et T2 respectivement, en élément Mn, en élément Fe et en élément P dont Se rapport Τι Γ2 est supérieur à 2,1 , lesdites particules comportant toutes des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, Tt et T2 respectivement, en élément Fe dont le rapport T1/T2 est supérieur ou égal à 33,2. All the analyzed particles of the product according to Example 6 comprise first and second regions having first and second contents, T f and T 2 respectively, in element Mn, element Fe and element P whose ratio Τι Γ 2 is greater than at 2.1, said particles all having first and second regions having first and second contents, Tt and T 2 respectively, in Fe element whose ratio T 1 / T 2 is greater than or equal to 33.2.
Toutes les particules analysées du produit selon l'exemple 7 comportent des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T-i et T2 respectivement, en élément Mn, en élément Fe et en élément P dont le rapport Ti/T2 est supérieur à 6,5, lesdites particules comportant toutes des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs, T, et T2 respectivement, en élément Mn dont le rapport T,/T2 est supérieur ou égal à 27,5. All the analyzed particles of the product according to Example 7 comprise first and second regions having first and second contents, Ti and T 2 respectively, in element Mn, element Fe and element P whose ratio Ti / T 2 is greater at 6.5, said particles all having first and second regions having first and second contents, T, and T 2 respectively, in Mn element whose ratio T, / T 2 is greater than or equal to 27.5.
Toutes ies particules analysées du produit selon l'exemple comparatif 8 et du produit selon l'exemple comparatif 9 sont homogènes et présentent des première et deuxième régions
présentant des première et deuxième teneurs, T et T2 respectivement, en élément Fe et en élément P dont le rapport ΤΊ/Τ2 est égal à 1. All analyzed particles of the product according to Comparative Example 8 and the product according to Comparative Example 9 are homogeneous and have first and second regions having first and second contents, T and T 2 respectively, in Fe element and in element P whose ratio ΤΊ / Τ 2 is equal to 1.
Les tableaux 4 et 5 suivants résument la présence et la quantité d'inciusions dans les particules analysées : The following Tables 4 and 5 summarize the presence and amount of inciusions in the particles analyzed:
Tabieau 4 Tabieau 4
Tableau 5 Table 5
Les produits des exemples selon l'invention comportent au moins 40% de particules comportant au moins une inclusion. Les produits des exemples comparatifs 8 et 9 ne comportent pas d'inclusion.
Les matières premières de départ suivantes ont ensuite été mélangées intimement dans un mélangeur, Sors d'une étape A) : The products of the examples according to the invention comprise at least 40% of particles comprising at least one inclusion. The products of Comparative Examples 8 and 9 do not include inclusion. The following starting raw materials were then intimately mixed in a mixer, from a stage A):
- poudre de carbonate de lithium Li2C03, dont la pureté est supérieure à 99 % en masse et dont ia taille médiane est inférieure à 420 pm : 16,5% en masse, lithium carbonate powder Li 2 CO 3 , the purity of which is greater than 99% by weight and whose median size is less than 420 μm: 16.5% by weight,
- produit selon l'exemple 1 ou 2 : 83,5% en masse. product according to example 1 or 2: 83.5% by weight.
La charge de départ, d'une masse de 4kg, a été versée dans un four de fusion à arc de type Hérault. Lors d'une étape B), elle a ensuite été fondue suivant une fusion avec une tension de 120 Volts, une puissance instantanée de 48 kW, et une énergie appliquée sensiblement égale à 1200 kWh/T, afin de fondre toute la charge de départ de façon complète et homogène. La fusion s'est effectuée sous air. The initial charge, weighing 4 kg, was poured into a Herault-type arc melting furnace. During a step B), it was then melted following a melting with a voltage of 120 volts, an instantaneous power of 48 kW, and an applied energy substantially equal to 1200 kWh / T, in order to melt the entire starting load in a complete and homogeneous way. The fusion took place under air.
A l'étape C), la masse liquide a ensuite été coulée de manière à former un filet. In step C), the liquid mass was then cast to form a net.
Un soufflage d'air sec comprimé, à température ambiante et à une surpression de 1 bar, a brisé le filet et dispersé en goutteiettes le liquide en fusion. A compressed dry air blow, at room temperature and at an overpressure of 1 bar, broke the net and dispersed the molten liquid in droplets.
Le soufflage a refroidi ces gouttelettes et les a figées sous la forme de particules fondues. The blowing cooled these droplets and froze them in the form of melted particles.
Selon les conditions de soufflage, les particules fondues peuvent être sphériques ou non, creuses ou pleines. Elles présentaient une taille comprise entre 0,005 mm et 5 mm. Depending on the blowing conditions, the melted particles may be spherical or not, hollow or solid. They had a size between 0.005 mm and 5 mm.
Les caractéristiques des billes obtenues figurent dans le tableau 3 suivant : The characteristics of the balls obtained are shown in Table 3 below:
La faible perte au feu des produits selon l'invention permet avantageusement un très bon contrôle du procédé de fabrication de matériaux riches en phase(s) LAGJXODE, lui conférant ainsi une bonne fiabilité.
Comme cela apparaît clairement à présent, le produit seion l'invention, manipulable facilement et sans risque, permet la fabrication par fusion de matériaux riches en phase(s) LAGJXODE, pouvant être fabriqués en quantités industrielles et à un coût réduit. The low loss of fire of the products according to the invention advantageously allows a very good control of the process of manufacturing materials rich in LAGJXODE phase (s), thus conferring on it a good reliability. As it is now clear, the product seion the invention, easily manipulated and without risk, allows the manufacture by melting phase rich materials (s) LAGJXODE, can be manufactured in industrial quantities and at a reduced cost.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits fournis à titre d'exemples illustratifs et non limitatifs. Of course, the present invention is not limited to the described embodiments provided by way of illustrative and non-limiting examples.
En particulier, les produits selon l'invention ne se limitent pas à des formes ou à des dimensions particulières.
In particular, the products according to the invention are not limited to particular shapes or dimensions.
Claims
1. Produit présentant une perte au feu à 1ÛÛ0°C inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un total de 100% :1. Product with a loss on ignition at 100 ° C below 25% and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by mass and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 27,0%, - 17.0% <P <27.0%,
Fe + n tel que le rapport molaire (Fe + Mn)/P soit tel que 0,4 < (Fe + Mn)/P < 1 ,4, autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, Fe + n such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.4 <(Fe + Mn) / P <1, 4, other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0 %
H + O : complément à 100%, H + O: 100% complement,
le produit comportant une phase, dite « PO », autre que la strengite ou une métastrengite, ladite phase comportant des éléments oxygène et phosphore d'une part et l'élément fer et/ou l'élément manganèse d'autre part, et une phase cristallisée et choisie the product comprising a phase, called "PO", other than strengite or metastrengite, said phase comprising elements oxygen and phosphorus on the one hand and the element iron and / or the manganese element on the other hand, and a crystallized phase and chosen
dans le groupe G0 constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G 0 constituted by the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or
dans le groupe G constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer, les phases cristallisées de phosphates de manganèse, les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed iron and manganese phosphates, or
dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer et les phases cristallisées d'hydroxydes dé manganèse, in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides and the crystalline phases of hydroxides of manganese,
la phase cristallisée pouvant être la phase PO ou non, the crystallized phase may be the PO phase or not,
ledit produit étant tel que, après broyage éventuel sous la forme de particules, plus de 30% en nombre des particules qui présentent une taille comprise entre 106 pm et 250 pm sont des particules hétérogènes, une particule hétérogène étant une particule comportant, dans une coupe de la particule, des première et deuxième régions présentant des première et deuxième teneurs en un même élément, ΤΊ et T2 respectivement, telles que Se rapport T-|/T2 est supérieur à 1 ,3, l'élément étant Fe ou Mn ou P, les première et deuxième régions présentant chacune une surface supérieure à 1 Mm2. said product being such that, after optional grinding in the form of particles, more than 30% in number of the particles which have a size of between 106 μm and 250 μm are heterogeneous particles, a heterogeneous particle being a particle comprising, in a section of the particle, the first and second regions having first and second contents in the same element, ΤΊ and T 2 respectively, such that the ratio T 1 / T 2 is greater than 1, 3, the element being Fe or Mn or P, the first and second regions each having an area greater than 1 Mm 2 .
2. Produit selon la revendication 1 se présentant sous la forme d'une poudre d'agglomérats. 2. Product according to claim 1 being in the form of an agglomerates powder.
3. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel après broyage éventuel, plus de 40% en nombre des particules qui présentent une taille
comprise entre 106 pm et 250 pm sont des particules hétérogènes qui présentent un rapport ΤΊ/Τ2 supérieur à 1 ,7. 3. Product according to any one of the preceding claims, wherein after optional milling, more than 40% by number of the particles which have a size. between 106 pm and 250 pm are heterogeneous particles which have a ratio ΤΊ / Τ 2 greater than 1, 7.
4. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel après broyage éventuel, pius de 30% en nombre de particules présentant une taille comprise entre 106 pm et 250 pm présentent au moins une inclusion comme une desdites régions, une inclusion étant une région présentant une surface comprise entre 5 et 150 pm2 et constituée, pour plus de 50% en masse d'un même élément choisi parmi Fe, Mn et P. 4. A product according to any one of the preceding claims, wherein after optional grinding, more than 30% by number of particles having a size of between 106 μm and 250 μm have at least one inclusion as one of said regions, an inclusion being a a region having a surface area of between 5 and 150 pm 2 and constituted, for more than 50% by weight, of the same element chosen from Fe, Mn and P.
5. Produit seion l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la teneur massique en élément Fe est supérieure à 3,7% et la phase cristallisée est choisie dans le groupe G0 et/ou dans le groupe GH et/ou dans ie groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de manganèse et les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse. 5. A product according to any one of the preceding claims, wherein the mass content of Fe element is greater than 3.7% and the crystallized phase is selected from the group G 0 and / or the group G H and / or in ie the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese.
6. Produit selon Tune quelconque des revendications 1 à 4, comportant une phase cristallisée choisie parmi Fe203 et/ou Fe304 et/ou MnO et/ou Mn203 et/ou Mn02 et/ou Mn304 et/ou Fe(OH)2 et/ou FeO(OH) et/ou Fe(OH)3 et/ou n(OH)2 et/ou MnP04 et/ou MnP04.nH20, «n» étant un nombre entier supérieur à 0 et/ou FePG4 et/ou Fe3H9{P04)6.6H20 et/ou FeH3P208,H20 et/ou FesH^PsOs^HaO. 6. Product according to any one of claims 1 to 4, comprising a crystallized phase selected from Fe 2 0 3 and / or Fe 3 0 4 and / or MnO and / or Mn 2 0 3 and / or Mn0 2 and / or Mn 3. 0 4 and / or Fe (OH) 2 and / or FeO (OH) and / or Fe (OH) 3 and / or n (OH) 2 and / or MnPO 4 and / or MnPO 4 .nH 2 O, n Being an integer greater than 0 and / or FePG 4 and / or Fe 3 H 9 (PO 4 ) 6 .6H 2 O and / or FeH 3 P 2 O 8 , H 2 O and / or FesH 2 PsO 3 H 2 O .
7. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant une combinaison d'une phase choisie dans le groupe G0 ou dans le groupe G-, ou dans le groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de manganèse et les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse, d'une part, et d'une phase choisie dans le groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer d'autre part. 7. Product according to any one of claims 1 to 6, comprising a combination of a phase selected from the group G 0 or the group G-, or from the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the phases crystallized mixed phosphates of iron and manganese, on the one hand, and a phase selected from the group consisting of crystallized phases of iron phosphates on the other hand.
8. Produit selon la revendication 7, comportant une combinaison choisie parmi les combinaisons d'une phase choisie parmi Fe203 et/ou Fe304 et/ou MnO et/ou Mn203 et/ou nÛ2 et/ou Mn304 et/ou Fe(OH)2, FeO(OH), Fe(OH)3, Mn(OH)2 et/ou MnP04, et/ou MnP0 .nH20, «n» étant un nombre entier supérieur à 0 d'une part, et d'une phase choisie parmi FeP04, et/ou Fe3H9(P04)6.6H20, et/ou FeH3P208,H20, et/ou Fe3H15PsO3z,4H20 d'autre part.
8. Product according to claim 7, comprising a combination chosen from combinations of a phase selected from Fe 2 0 3 and / or Fe 3 O 4 and / or MnO and / or Mn 2 0 3 and / or nO 2 and / or or Mn 3 0 4 and / or Fe (OH) 2 , FeO (OH), Fe (OH) 3 , Mn (OH) 2 and / or MnPO 4 , and / or MnP0 .nH 2 0, where "n" is a integer greater than 0 on the one hand, and a phase selected from FePO 4 , and / or Fe 3 H 9 (PO 4 ) 6 .6H 2 O, and / or FeH 3 P 2 O 8 , H 2 O and / or Fe 3 H 15 PsO 3z , 4H 2 O on the other hand.
9. Produit seion l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel Se rapport molaire (Fe + Mn)/P est supérieur à 0,5 et inférieur à 1 ,2. 9. A product according to any one of claims 1 to 8, wherein the molar ratio (Fe + Mn) / P is greater than 0.5 and less than 1, 2.
10. Produit selon la revendication 9, dans lequel le rapport molaire (Fe + n)/P est supérieur à 0,9 et inférieur à 1 ,1. The product of claim 9, wherein the molar ratio (Fe + n) / P is greater than 0.9 and less than 1.1.
1 1. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la perte au feu est inférieure à 20% et supérieure à 1%. 1. The product according to any one of claims 1 to 10, wherein the loss on ignition is less than 20% and greater than 1%.
12. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , dans lequel la somme des taux de phases strengite et métastrengite est inférieur à 80%, les taux de phase strengite et métastrengite étant les pourcentages massiques de ia phase métastrengite et strengite, respectivement, sur l'ensemble des phases cristallisées du produit. The product according to any one of claims 1 to 11, wherein the sum of the strengite and metastrengite phase levels is less than 80%, the strengite and metastrengite phase levels being the mass percentages of the metastrengite and strengite phase, respectively. , on all the crystallized phases of the product.
13. Produit selon ia revendication 12, dans lequel ia somme des taux de phases strengite et métastrengite est inférieur à 5%. 13. The product of claim 12, wherein the sum of the strengite and metastrengite phase levels is less than 5%.
14. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, et 9 à 13, présentant, après perte au feu à 1000°C, une analyse chimique telie que, en pourcentages massique et pour un total de 100% : 14. Product according to any one of claims 1 to 4, and 9 to 13, having, after loss on ignition at 1000 ° C, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 22,0%, - 17.0% <P <22.0%,
- Fe < 2,0% - Fe <2.0%
- Mn tel que le rapport molaire {Fe + n)/P soit tel que 0,9 < (Fe + Mn)/P < 1 ,1 , Mn such that the molar ratio {Fe + n) / P is such that 0.9 <(Fe + Mn) / P <1, 1,
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
- H + O : complément à 100%, - H + O: 100% complement,
ledit produit comportant une phase cristallisée, autre que les phases strengite et métastrengite et choisie dans le groupe G0Mn constitué par les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, ou choisie dans Je groupe G -■>:,·,, constitué par les phases cristailisées de phosphates de manganèse, ou choisie dans le groupe GHMn constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse. said product comprising a crystalline phase other than the phases and strengite métastrengite and selected from the group G 0 Mn consisting of crystallized phases of manganese oxides, or I group selected from G - ■> :, ,, · consisting of crystallized phases of manganese phosphates, or selected from the group G HMn constituted by the crystalline phases of manganese hydroxides.
15. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, et 6 à 13, présentant, après perte au feu à 1000°C, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un total de 00% : 15. Product according to any one of claims 1 to 4, and 6 to 13, having, after loss on ignition at 1000 ° C, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 00%:
- 17,0% < P < 22,0%, - 17.0% <P <22.0%,
- Mn < 2,0%
- Fe tel que ie rapport molaire (Fe + n)/P soit tel que 0,9 < (Fe + n)/P < 1 ,1 - Mn <2.0% Fe such that the molar ratio (Fe + n) / P is such that 0.9 <(Fe + n) / P <1, 1
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
- H + O : complément à 100%, - H + O: 100% complement,
ledit produit comportant une phase cristallisée (qui peut être la phase PO ou non), autre que les phases strengite et métastrengite et choisie dans le groupe G0Fs constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, ou choisie dans le groupe GPFs constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer, ou choisie dans ie groupe GHF¾ constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer. said product comprising a crystallized phase (which may be the PO phase or not), other than the strengite and metastrengite phases and selected from the group G 0 F s constituted by the crystallized phases of iron oxides, or chosen from the group GPF s consisting of crystalline phases of iron phosphates, or selected from GHF ¾ ie group consisting of crystallized iron hydroxides phases.
16. Produit seion l'une quelconque des revendications 1 à 13, présentant, après perte au feu, une perte au feu à 1000°C inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un total de 100% : 16. A product according to any one of claims 1 to 13, having, after loss on ignition, a loss on ignition at 1000 ° C of less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 22,0%, - 17.0% <P <22.0%,
- (Fe + Mn) tel que le rapport molaire (Fe + n)/P soit tel que 0,9 < (Fe + n)/P < 1 ,1 avec le rapport molaire Mn/Fe tel que 2,3 < Mn/Fe < 9, - (Fe + Mn) such that the molar ratio (Fe + n) / P is such that 0.9 <(Fe + n) / P <1.1, with the molar ratio Mn / Fe such that 2.3 <Mn / Fe <9,
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
- H + O : complément à 100%, - H + O: 100% complement,
ledit produit comportant une phase cristallisée, autre que (es phases strengite et métastrengite et choisie dans ie groupe G0 constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse ou dans le groupe GP constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer, les phases cristallisées de phosphates de manganèse, les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse ou dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer, les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse. said product comprising a crystallized phase, other than strengite and metastrengite phases and selected from the group G 0 consisting of crystallized iron oxide phases, crystallized manganese oxide phases, crystallized mixed oxide phases of iron and manganese or in the group G P constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese or in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides, crystallized phases of manganese hydroxides.
17. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, présentant, après perte au feu, une perte au feu à 1000°Ο inférieure à 25%, et, après perte au feu, une analyse chimique telle que, en pourcentages massique et pour un total de 100% : 17. Product according to any one of claims 1 to 13, having, after loss on ignition, a loss on ignition at 1000 ° Ο less than 25%, and, after loss on ignition, a chemical analysis such that, in percentages by weight and for a total of 100%:
- 17,0% < P < 22,0%, - 17.0% <P <22.0%,
- (Fe + Mn) tel que le rapport molaire (Fe + Mn)/P soit tel que 0,9 < (Fe + Mn)/P < 1 ,1 avec le rapport molaire Mn/Fe tel que 0,6 < Mn/Fe < 1 ,5, - (Fe + Mn) such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.9 <(Fe + Mn) / P <1.1, with the molar ratio Mn / Fe such that 0.6 <Mn / Fe <1, 5,
- autres éléments que P, Fe, Mn, H et O < 5,0%, - other elements than P, Fe, Mn, H and O <5.0%,
- H + O : complément à 100%,
ledit produit comportant une phase cristallisée, autre que les phases strengite et métastrengite et choisie dans le groupe G0 constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristaliisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse ou dans le groupe GP constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer, les phases cristallisées de phosphates de manganèse, les phases cristallisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse ou dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer, les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse. - H + O: 100% complement, said product comprising a crystallized phase, other than the strengite and metastrengite phases and selected from the group G 0 consisting of the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed iron oxides and manganese or in the group G P consisting of the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese or in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides, the crystalline phases of manganese hydroxides.
18. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, se présentant sous la forme d'un assemblage de particules solides liées au moyen d'une phase iiante- correspondant à une prise assurée par réaction d'acide phosphorique avec de l'oxyde de fer et/ou de l'hydroxyde de fer et/ou de l'oxyde de manganèse et/ou de l'hydroxyde de manganèse. 18. A product according to any one of claims 1 to 17, which is in the form of an assembly of solid particles bound by means of an asbestos phase-corresponding to a setting ensured by the reaction of phosphoric acid with phosphoric acid. iron oxide and / or iron hydroxide and / or manganese oxide and / or manganese hydroxide.
19. Produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequei ladite phase cristallisée est choisie : 19. The product according to any one of claims 1 to 17, wherein: said crystallized phase is chosen:
- si le rapport molaire (Fe+ Mn)/P est supérieur ou égal à 0,8 : if the molar ratio (Fe + Mn) / P is greater than or equal to 0.8:
dans le groupe G0 constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G 0 constituted by the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or
dans le groupe GH constitué par les phases cristallisées d'hydroxydes de fer et les phases cristallisées d'hydroxydes de manganèse, ou in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides and the crystallized phases of manganese hydroxides, or
dans ie groupe constitué par les phases cristallisées de phosphates de manganèse et les phases cristallisées de phosphates mixtes de manganèse et de fer, in the group consisting of the crystallized phases of manganese phosphates and the crystallized phases of mixed phosphates of manganese and iron,
- si le rapport molaire (Fe + Mn)/P est tel que 0,4 < (Fe + Mn)/P < 0,8 : if the molar ratio (Fe + Mn) / P is such that 0.4 <(Fe + Mn) / P <0.8:
dans le groupe G0 constitué par les phases cristallisées d'oxydes de fer, les phases cristallisées d'oxydes de manganèse, les phases cristallisées d'oxydes mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G 0 constituted by the crystallized phases of iron oxides, the crystallized phases of manganese oxides, the crystallized phases of mixed oxides of iron and of manganese, or
dans le groupe GP constitué par les phases cristallisées de phosphates de fer, les phases cristallisées de phosphates de manganèse, les phases cristaliisées de phosphates mixtes de fer et de manganèse, ou in the group G P constituted by the crystallized phases of iron phosphates, the crystallized phases of manganese phosphates, the crystallized phases of mixed phosphates of iron and manganese, or
dans le groupe GH constitué par les phases cristaliisées d'hydroxydes de fer et les phases cristaliisées d'hydroxydes de manganèse.
in the group G H constituted by the crystallized phases of iron hydroxides and the crystallized phases of manganese hydroxides.
20. Procédé de fabrication d'un produit selon Tune quelconque des revendications précédentes, iedit procédé comportant les étapes suivantes : 20. A method of manufacturing a product according to any one of the preceding claims, iedit method comprising the steps of:
a) méiange d'une charge de départ comportant : a) Means of a starting load comprising:
- des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de fer et/ou particles in an oxide and / or an iron hydroxide and / or
- des particules en un oxyde et/ou un hydroxyde de manganèse, et particles in an oxide and / or manganese hydroxide, and
- une solution d'acide phosphorique H3PO4 de concentration massique en H3P04 supérieure à 60%, dans une quantité telle que le rapport molaire (Fe + Mn) / P soit compris entre 0,4 et 1 ,4, a solution of phosphoric acid H 3 PO 4 having a mass concentration of H 3 PO 4 greater than 60%, in a quantity such that the molar ratio (Fe + Mn) / P is between 0.4 and 1, 4,
l'ensemble desdites particules présentant un diamètre médian D50 inférieur à 100 pm, all of said particles having a median diameter D 50 of less than 100 μm,
b) mise en forme et séchage de manière à obtenir un produit sous la forme de particules ou d'un bloc, de préférence sous ia forme d'un bloc, b) shaping and drying so as to obtain a product in the form of particles or a block, preferably in the form of a block,
c) optionneilement concassage et/ou émottage et/ou broyage, c) optionally crushing and / or grinding and / or grinding,
d) optionneliement sélection granuiométrique, d) optionally granulometric selection,
la composition de la charge de départ et le séchage étant déterminés de manière que les particules ou ie bloc obtenu à l'issue de l'étape b) soit en un produit selon l'une quelconque des revendications précédentes. the composition of the feedstock and the drying being determined so that the particles or the block obtained at the end of step b) is a product according to any one of the preceding claims.
21. Procédé de fabrication d'une cathode pour batterie lithium-ion comportant la fabrication d'un produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, la préparation d'une charge de départ comportant ledit produit, et la fusion de ladite charge de départ de manière à obtenir un produit fondu. 21. A method of manufacturing a cathode for lithium-ion battery comprising the manufacture of a product according to any one of claims 1 to 19, the preparation of a starting charge comprising said product, and the melting of said charge. starting so as to obtain a melted product.
22. Procédé selon la revendication 21 , comportant la fabrication d'une cathode, à partir du matériau fondu obtenu. 22. The method of claim 21, comprising the manufacture of a cathode, from the obtained molten material.
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 et 22, dans lequel la charge de départ est déterminée pour obtenir un matériau fondu comportant au moins une phase cristallisée de formule ( .a a) +x(Gi-bJb)y[(XQ4}i-aO<i]z£e, ou « phase LAGJXODE », dans laquelle : 23. A method according to any one of claims 21 and 22, wherein the feedstock is determined to obtain a molten material having at least one crystalline phase of formula (. Aa) x + (b Gi- J b) y [ (XQ 4 ) i-aO <i] ze, or "phase LAGJXODE", in which:
Li est l'élément lithium, Li is the lithium element,
A est un substituant du lithium choisi parmi les éléments Na, K, H et leurs mélanges, a étant inférieur ou égal à 0,2, A is a lithium substituent selected from the elements Na, K, H and mixtures thereof, a being less than or equal to 0.2,
G est choisi parmi les éléments Fe, Mn, Ni, Co, V et leurs mélangés,
J est un substituant de G choisi parmi Nb, Y, g, B, Ti, Cu, Cr et leurs mélanges, b étant inférieur ou égal à 0,5, G is selected from Fe, Mn, Ni, Co, V and their mixtures, J is a substituent of G selected from Nb, Y, g, B, Ti, Cu, Cr and mixtures thereof, b being less than or equal to 0.5,
X04 est un oxoanion dans lequel O désigne l'élément oxygène et X est choisi parmi les éléments P, S, V, Si, Nb, Mo et leurs mélanges, X0 4 is an oxoanion in which O is the oxygen element and X is selected from P, S, V, Si, Nb, Mo and mixtures thereof,
D est choisi parmi les anions F", OH", CI" et leurs mélanges, d étant inférieur ou égal à 0,35, D is selected from F " , OH " , CI " anions and mixtures thereof, d being less than or equal to 0.35,
E étant choisi parmi l'élément F, l'élément Cl, l'élément O, ie groupement OH, et leurs mélanges, E being selected from the element F, the element Cl, the element O, the group OH, and their mixtures,
0< e≤ 2, 0 <e≤ 2,
-0,2<x<2, -0.2 <x <2,
0,9<y<2, 0.9 <y <2,
1 <z<3.
1 <z <3.
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