[發(fā)明專利]納米復(fù)合材料及其制備方法和正極材料與電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110380479.2
• 申請(qǐng)日: 2011-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN103137976A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪銳;李泓;黃學(xué)杰;陳立泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

1.一種納米復(fù)合材料，所述納米復(fù)合材料包含鋰元素和過渡金屬元素，其中，所述鋰元素來自鋰鹽和/或鋰的氧化物；所述過渡金屬元素來自過渡金屬和/或過渡金屬的氧化物；所述鋰元素和過渡金屬元素的摩爾比為0.25～8∶1，優(yōu)選為1～4∶1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米復(fù)合材料，其中，所述鋰鹽、鋰的氧化物、過渡金屬和過渡金屬氧化物的平均粒徑各自獨(dú)立地為1～100nm，優(yōu)選為1～50nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的納米復(fù)合材料，其中，所述鋰鹽為碳酸鋰、草酸鋰和醋酸鋰中的一種或多種，優(yōu)選為碳酸鋰；所述鋰的氧化物為過氧化鋰或氧化鋰；所述過渡金屬為Ti，Cu，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Zn，Ag，Zr，Nb，Mo和W中的一種或多種；所述過渡金屬氧化物為M_aO_z，其中M為Ti，Cu，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Zn，Ag，Zr，Nb，Mo或W，a＝0.5～3，z＝0.5～5。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料，其中，所述納米復(fù)合材料的表面包覆有碳層和/或惰性化合物層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米復(fù)合材料，其中，所述碳層為石墨化碳或非石墨化碳；所述碳層的厚度為0.4～100nm，優(yōu)選為1～10nm；所述惰性化合物為Al₂O₃，TiO₂，ZrO₂，ZnO，HfO₂，SiO₂，MgO，AlPO₄，AlF₃和ZrO₂中的一種或多種；所述惰性化合物層的厚度為0.4～100nm，優(yōu)選為1～10nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料，其中，所述納米復(fù)合材料為近球形粉末狀材料、線狀材料、棒狀材料、薄膜材料或孔徑為1～100nm的含孔材料，優(yōu)選為近球形粉末狀材料。

7.權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括化學(xué)法或物理法；

所述化學(xué)法包括：配制含有鋰鹽和過渡金屬鹽的混合溶液，在攪拌時(shí)向混合溶液中加入碳酸氫銨溶液，所述過渡金屬鹽、鋰鹽和碳酸氫銨的摩爾比為1∶1～2∶2～4；充分?jǐn)嚢韬笤?0～100℃下靜置1～96小時(shí)，干燥后將所得產(chǎn)物研磨、焙燒，即得到納米復(fù)合材料；

所述物理法包括：將鋰鹽和/或鋰的氧化物與過渡金屬和/或過渡金屬氧化物混合，充分研磨得到納米復(fù)合材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其中，在所述化學(xué)法中，所述鋰鹽為乙酸鋰、草酸鋰、氯化鋰或硝酸鋰；所述過渡金屬鹽為過渡金屬的乙酸鹽、草酸鹽、氯化鹽或硝酸鹽；所述充分?jǐn)嚢璧臅r(shí)間為1～24h；所述焙燒條件為在空氣氣氛下于400～600℃焙燒1～10h。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制備方法，其中，所述制備方法還包括在所述納米復(fù)合材料的表面包覆碳層和/或惰性化合物層的步驟。

10.一種二次鋰電池用正極材料，其中，所述正極材料包含權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述納米復(fù)合材料或者按照權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述方法制得的納米復(fù)合材料。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的正極材料，其中，所述納米復(fù)合材料占正極材料總重量的1～30wt％，優(yōu)選為5～16wt％；所述正極材料的正極活性物質(zhì)選自LiCoO₂，LiMn₂O₄，LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂，LiFePO₄，xLi₂MnO₃(1-x)LiMO₂或LiNi_0.5Mn_1.5O₄。

12.一種二次鋰電池，其中，所述二次鋰電池的正極包含權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的納米復(fù)合材料、按照權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的制備方法而制得的納米復(fù)合材料或權(quán)利要求10或11所述的正極材料。