[發(fā)明專利]一種鋰離子電池正極材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110204793.5
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102290575A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 時喜喜;劉興江;任麗彬;孫文彬;盧志威;彭慶文;任慧琪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/1397
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

1997年Goodenough首次報道了具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰能可逆地嵌入和脫嵌鋰離子，由于磷酸鹽優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和非常好的安全性能，非常適合鋰離子電池特別是動力電池的應(yīng)用，被認(rèn)為是鋰離子電池的理想正極材料。而近年來，另一種磷酸鹽系多陰離子正極材料—磷酸釩鋰，由于具有高的可逆比容量、高的充放電電壓和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，受到人們的廣泛關(guān)注。磷酸釩鋰的平均放電平臺為4.0?V左右；在3.0-5.0?V的電壓范圍內(nèi)，理論容量為197?mAh/g，可逆容量在170?mAh/g以上，在3.0-4.5?V的電壓范圍內(nèi)，理論容量為133?mAh/g。其具有的優(yōu)良的循環(huán)性能和良好的安全性能。

近年來，硅酸鹽系列的材料得到廣泛的研究。硅酸鹽材料原材料豐富，對環(huán)境無污染，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性與安全性，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦弯囯x子電池正極材料。人們已經(jīng)對硅酸鐵鋰、硅酸錳鋰、硅酸鈷鋰、硅酸鎳鋰等材料進(jìn)行了初步的研究。

經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)申請?zhí)枮?00810117701.8，公開號為CN101339992A，專利名稱為：一種鋰離子電池正極材料硅酸釩鋰的制備方法的發(fā)明專利，其說明書中公開了SiO₄^4-離子取代Li₃V₂(PO₄)_.3中的PO₄^3-,得到Li₆V₂(SiO₄)_.3新材料，這種材料的分子量與Li₃V₂(PO₄)_.3幾乎一樣，而由于硅酸鹽材料的成本低于磷酸鹽材料的成本，選用磷酸釩鋰Li₆V₂(SiO₄)_.3對降低產(chǎn)品成本效果較好，比容量較高，但材料的組成范圍較小，制作出的產(chǎn)品系列相對單一，難以根據(jù)需要將材料調(diào)控成系列產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種比容量高、導(dǎo)電性能和循環(huán)穩(wěn)定性好，并且材料的組成范圍寬，容易合成，可以根據(jù)需要將材料調(diào)控成系列產(chǎn)品的一種鋰離子電池正極材料及其制備方法。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

1、一種鋰離子電池正極材料，其特點是：所述材料為Li_3+xV₂(PO₄)_3-x(SiO₄)_x?，其中0≤x≤3。

2、一種鋰離子電池正極材料的制備方法，其特點是：步驟包括：

⑴?稱取原材料：

??按原子摩爾比Li:V:P:Si=3+x:2:3-x:x稱取鋰源、釩源、磷源、硅源，其中0≤x≤3；所述鋰源為碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰、醋酸鋰、草酸鋰中的一種或一種以上；所述釩源為五氧化二釩或偏釩酸胺中的一種或一種以上；所述磷源為磷酸、磷酸鋰、磷酸二氫鋰、磷酸氫二鋰、磷酸銨、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨中的一種或幾種；所述硅源為二氧化硅或正硅酸乙酯中的一種或一種以上；

⑵?制備凝膠狀混合物：

將步驟⑴中釩源溶于濃度為5-30?%的過氧化氫水溶液或草酸溶液，將鋰源、磷源、硅源加入釩源溶液，50-90℃加熱持續(xù)攪拌至形成凝膠狀混合物；

⑶?制備前驅(qū)體：

將步驟⑵中凝膠狀混合物置入干燥箱中70-120℃進(jìn)行干燥2-10小時，得到前驅(qū)體；

⑷?制備漿料：

按質(zhì)量比0.01-0.20稱取碳源和前驅(qū)體，置于球磨罐中混合，加入5-50?mL液相球磨介質(zhì)進(jìn)行液相球磨2-24小時，制備成漿料；

⑸?制備Li_3+xV₂(PO₄)_3-x(SiO₄)_x材料：