[發(fā)明專利]電化學(xué)活性材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910186740.8
• 申請日: 2009-12-14
• 公開（公告）號: CN101734638A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董明;蘇振華
• 申請（專利權(quán)）人: 恒正科技(蘇州)有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電化學(xué)活性材料的制造方法，特別是設(shè)計一種無碳還原 -低溫合成制備電化學(xué)活性材料的方法。

背景技術(shù)

磷酸釩鋰(Li₃V₂(PO₄)₃)是一種高性能電化學(xué)活性材料。它具有較高放 電平臺；較高的充放電容量，理論容量為197mAh/g，相比于其他鋰離子電 池正極材料，具有較大能量密度，良好的安全性能，并且價格低廉，被認(rèn)為 是未來最有前途的鋰離子電池正極材料之一。但是磷酸釩鋰作為鋰離子電池 正極材料，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，初始循環(huán)衰減較快，循環(huán)50次容量衰減12％ 以上。

中國專利申請CN101106194于2008月1月16日公開了一種鋰離子電 池正極材料磷酸釩鋰的制備方法，制備的磷酸釩鋰基體，基體外包覆有碳材 料，利用納米顆粒二次成型液相法合成正極材料磷酸釩鋰，簡化了操作程序， 但還是無法提高循環(huán)性能及達(dá)到無二氧化碳廢氣排放要求。

中國專利申請CN101145611于2008年3月19日公開了一種鋰離子電 池正極材料磷酸釩鋰的制備方法，包括濕法超細(xì)球磨、液相混合反應(yīng)、噴霧 干燥、預(yù)處理、焙燒處理、包覆復(fù)合導(dǎo)電材料、融合，該方法利用納米復(fù)合 導(dǎo)電材料進(jìn)行改性，二次成型液相法合成正極材料磷酸釩鋰，具有很好的倍 率型能，但循環(huán)性能經(jīng)30次循環(huán)后放電容量為初始放電容量88％，無法滿 足動力電池對循環(huán)性能的要求。

中國專利申請CN101252187于2008年8月27日公開了一種低溫制備 鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰的方法，將五氧化二釩粉末加熱到600～ 900℃，并恒溫1～4h使其熔融后迅速倒入裝有水的容器中形成棕紅色溶液， 該溶液靜置4～16h即可形成V₂O₅·nH₂O濕凝膠。將濕凝膠洗滌后除去大部 分水分，然后在70～100℃下真空干燥4～16h，研磨得到五氧化二釩凝膠粉 末。將上述制備得到的五氧化二釩凝膠粉末與鋰鹽、磷酸鹽、乙炔黑按摩爾 比為1∶3∶3∶3.6混合均勻后，在惰性氣體的保護(hù)下于400℃～700℃燒結(jié) 10～40h，冷卻后即為成品Li₃V₂(PO₄)₃。此法合成時間長，工藝復(fù)雜，且加 入乙炔碳黑，造成廢氣排放，同樣存在循環(huán)性能不足缺點(diǎn)。

US專利7338647于2008年3月4日公開了陰極材料的合成方法，將一 種金屬離子或者多種金屬離子以金屬化合物的狀態(tài)下添加于材料合成過程 中，合成溫度遠(yuǎn)高于金屬化合物的熔點(diǎn)，將LiH₂PO₄、V₂O₃、Al(OH)₃按照 摩爾比分子式Li₃V_2-xAl_x(PO₄)₃，(X＝0～0.5)。合成溫度高達(dá)600℃～900℃， 合成時間為4h～16h，初始放電容量隨著Al含量的增加而減少，循環(huán)100 次后，容量衰減率大于12％。

綜上所述，Li₃V_2x(PO₄)₃及摻雜Li₃V_2-xM_x(PO₄)₃都普遍存在材料電化學(xué) 循環(huán)性能不佳的問題，US專利7338647采用金屬化合物摻雜的制備方法， 電化學(xué)循環(huán)性能不佳，100次循環(huán)后容量衰減明顯。本發(fā)明由此而來

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供了一種電化學(xué)活性材料及其電池制作方法，解決了 電化學(xué)循環(huán)過程中容量衰減率較大，以及現(xiàn)有技術(shù)中合成溫度高，合成時間 長，操作較繁瑣，且造成環(huán)境污染的問題。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種電化學(xué)活性材料，其特征在于所述活性材料具有類似化學(xué)式為 Li₃M_XV_2-X(PO₄)₃，x在0～1.0范圍內(nèi)；其X線衍射圖譜中表征為單斜結(jié)構(gòu)， 屬于P2₁/n空間群。