[發明專利]正極電極材料及其合成方法

有效

• 申請號: 201210168864.5
• 申請日: 2012-05-28
• 公開（公告）號: CN102709553A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 岳敏;劉祥;王思敏;黃友元
• 申請（專利權）人: 深圳市貝特瑞新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;林虹

技術領域

本發明涉及一種電極材料及其制備方法，特別是一種正極材料及其制備方法。

背景技術

Li_xM_yM’_z（RO₄）_n型化合物可作為鋰離子二次電池、電化學電容器的電極材料，其中，0＜x≤3，0≤y≤2，0≤z＜0.5，1≤n≤3，M是元素周期表第21-30號元素中的一種以上元素，M’是Mg、Ca、Al、Zn中的一種以上元素，R是S、P或Si。

Li_xM_yM’_z（RO₄）_n型化合物的特點是導電性通常較低，在制備電極材料或電極、以及在使用時需要添加導電劑增加其導電性能，現有技術采用的導電劑類型有碳類和金屬類，金屬類導電劑包括Au、Ag。金屬類導電劑價格昂貴，所以常用的導電劑是碳類導電劑。現有技術在制備電極材料時以包覆或摻雜的方式，添加有機碳源，經過高溫碳化處理形成導電劑，或在制備電極時直接在電極材料中添加無機碳。上述方法不能很好改善Li_xM_yM’_z（RO₄）_n型化合物的導電性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種正極電極材料及其合成方法，要解決的技術問題是提高Li_xM_yM’_z（RO₄）_n型化合物的導電性能。

本發明采用以下技術方案：一種正極電極材料，通式為CN/Li_xM_yM’_z（RO₄）_n，在Li_xM_yM’_z（RO₄）_n型化合物中包覆或摻雜有碳氮化合物（CN），碳氮化合物中，碳所占的元素比為1-99.9%，氮所占的元素比例為0.01-70%，碳氮化合物的質量為CN/Li_xM_yM’_z（RO₄）_n質量的0.1-30%，其中，0＜x≤3，0≤y≤2，0≤z＜0.5，1≤n≤3，M是元素Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一種以上，M’是Mg、Ca、Al、Zn中的一種以上，R是S、P或Si，CN/Li_xM_yM’_z（RO₄）_n為橄欖石型結構或Nasicon結構；

所述碳氮化合物（CN）源為含碳氮三鍵的化合物丙烯腈、聚丙烯腈、乙腈、苯乙腈、己二腈、氰、氫氰酸、氰化鈉、氰化鉀，含碳氮雙鍵的化合物希夫堿、一級醛亞胺、二級醛亞胺、一級酮亞胺、二級酮亞胺、醛肟、酮肟、二苯甲酮腙、羰基氰化物間氯苯腙，含碳氮元素的化合物吡啶、吡啶類、吡咯、吡咯類、硝基苯、基苯酚（苦味酸）、三硝基甲苯、三硝基間苯二酚、硝化甘油、亞硝基苯、亞硝胺、醛肟、酮肟，碳單質或含碳化合物與氮單質或含氮化合物的混合物，其中的一種以上；

所述含碳化合物為有機碳源葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、山梨糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、淀粉、纖維素及其酯、乙烯-環氧乙烷聚合物或呋喃醇的聚合物、檸檬酸；無機碳源乙炔黑、碳納米管、碳納米纖維；氣體碳源為乙炔、甲烷、乙烷；

所述含氮化合物為硝酸、硝酸鹽、一氧化二氮、一氧化氮、三氧化二氮、二氧化氮、四氧化二氮、五氧化二氮。硝酸鹽為硝酸鐵、硝酸鋰。

一種正極電極材料的合成方法，包括以下步驟：

一、混合，按Li元素，M中包含的Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn元素，M’中包含的Mg、Ca、Al、Zn元素，R的S、P或Si元素，物質的量的配比：0＜Li≤3∶0≤M≤2∶0≤M’＜0.5∶1≤R≤3，CN源占Li源、M源、M’源、R源和CN源前軀體物料總質量的0.1-60%，將Li源、M源、M’源、R源和CN源混合，得到前驅體；