[發(fā)明專利]一種新型鋰離子電池正極材料鉻鉬氧化物及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410068649.7
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN103787416A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔永莉;莊全超;史月麗;鮑文璟;郝玉婉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: C01G37/00
• 分類號: C01G37/00;H01M4/485
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型鋰離子電池正極材料鉻鉬氧化物及其制備方法，屬于材料學和鋰離子電池應用領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

鋰離子電池自1991年商業(yè)化以來，以其容量大，電壓高，循環(huán)性能好等優(yōu)越性能在眾電池中脫穎而出，被廣泛應用在電子設(shè)備、便攜式電動工具和空間技術(shù)等領(lǐng)域。目前商用鋰離子電池所用的負極廣泛采用石墨（實際容量約330?mAh?g^-1)，正極材料采用嵌入型化合物，最常用的有LiCoO₂（實際容量約140?mAh?g^-1）、LiMn₂O₄（實際容量約90～120?mAh?g^-1）、LiFePO₄（實際容量約110?mAh?g^-1）和Li(Ni_1-x-yCo_xMn_y)O₂（0<x，y<1）三元材料（實際容量約135?mAh?g^-1）。但隨著電動汽車發(fā)展以及電子移動終端電子設(shè)備功能不斷擴大，對鋰離子電池比容量及安全性也提出了更高要求。?

近年來，一些高容量電極材料如過渡金屬氧化物、硅材料等成為鋰離子電池科研工作者研究的熱點，這些電極材料往往具有超過1000mAh?g^-1的比容量，遠遠超過當前商用鋰離子電池電極材料的比容量。但這些新出現(xiàn)的高容量電極材料因電壓較低，一般僅能作為高容量鋰離子電池的負極材料。因此正極材料已成為制約高容量鋰離子電池整體性能進一步提高的重要因素。當前，鋰離子電池科研工作者主要是通過對已有鋰離子電池正極材料的改性來提高其電化學性能，采取的措施主要有：（1）電極材料表面包覆碳或氧化物，可有效改善材料電子電導率，提高材料的比容量和倍率性，但降低了材料的能量密度；（2）陽/陰離子的體相摻雜，同樣可以提高正極材料的電子電導率和循環(huán)性，但會在一定程度上導致活性材料初始比容量降低；（3）正極材料納米化，可縮短鋰離子和電子的傳輸路徑，緩沖活性材料在充放電過程中的體積膨脹，有效提高材料的倍率性和循環(huán)性，但材料制備成本提高。以上提高鋰離子電池正極材料電化學性能的方法均取得顯著效果但對其電化學性能提升幅度不大，同時存在各自不足。因此開發(fā)一種新型鋰離子電池正極材料迫在眉睫。?

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有鋰離子電池正極材料的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型鋰離子電池正極材料鉻鉬氧化物。?

本發(fā)明要解決的另一個技術(shù)問題是該鉻鉬氧化物的制備方法。?

本發(fā)明技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案予以解決的：?

一種新型鋰離子電池正極材料鉻鉬氧化物，其化學通式為Cr₂Mo₃O₁₂。

所述的新型鋰離子電池正極材料鉻鉬氧化物是一種Cr₂Mo₃O₁₂化合物，其中鉻原子、鉬原子與氧原子摩爾比2：3：12。?

所述新型鋰離子電池正極材料鉻鉬氧化物的制備方法，包括以下步驟：?

（1）將三氧化二鉻粉末和三氧化鉬粉末按一定比例混合后在球磨罐中進行球磨；

（2）將（1）中混合物移入馬弗爐中，在高溫下煅燒一定時間，然后隨爐冷卻到室溫，即得鉻鉬氧化物Cr₂Mo₃O₁₂活性正極材料；

（3）將所得到的鉻鉬氧化物分別用XRD、SEM表征，并對其進行電化學性能測試和分析。

步驟（1）中三氧化二鉻和三氧化鉬的摩爾比為1:3。?

步驟（1）中球磨機的轉(zhuǎn)速為450圈/分鐘，球磨時間6～10小時。?

步驟（2）中煅燒溫度為650～750℃，時間為6～12小時，升溫速度為8?～10℃/分鐘。?

本發(fā)明的新型正極材料鉻鉬氧化物作為鋰離子電池正極材料，其初始放電容量為468.7?mAh?g^-1，經(jīng)過10周和20周充放電循環(huán)后，容量分別衰減為272.7?和237.5?mAh?g^-1，是高容量鋰離子電池理想的正極材料。本發(fā)明的制備方法采用高溫燒結(jié)法，工藝簡單，成本低廉，適用于規(guī)模化生產(chǎn)。?

附圖說明

圖1?鉻鉬氧化物X射線衍射圖譜（XRD）。?