[發(fā)明專利]鹵素陰離子摻雜的富鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410160158.5 | 申請(qǐng)日： | 2014-04-17 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN103956456A | 公開(kāi)（公告）日： | 2014-07-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 高學(xué)平;張洪周;李國(guó)然;葉世海 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 南開(kāi)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/131 | 分類號(hào)： | H01M4/131;H01M4/1315;H01M4/1391;H01M4/13915 |
| 代理公司： | 暫無(wú)信息 | 代理人： | 暫無(wú)信息 |
| 地址： | 300071 天津市南開(kāi)區(qū)*** | 國(guó)省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 鹵素 陰離子 摻雜 正極 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及二次電池的一種鹵素陰離子摻雜的富鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)
由于科技的發(fā)展，人們對(duì)儲(chǔ)能的要求越來(lái)越高。鋰離子電池因?yàn)榫哂心芰棵芏雀撸鄬?duì)綠色環(huán)保以及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為研究的熱點(diǎn)。作為鋰離子電池的的關(guān)鍵部分，正極材料起著重要作用。層狀富鋰氧化物正極材料Li[Li(1-2x)/3MxMn(2-x)/3]O2因?yàn)榫哂谐^(guò)200mAh/g的高比容量，成為下一代鋰離子電池最有可能的正極材料。然而，目前層狀富鋰氧化物正極材料還存在一些不足之處，主要有：首次充放電效率低而引起的首次不可逆容量損失大，循環(huán)過(guò)程中層狀結(jié)構(gòu)容易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，電壓平臺(tái)降低，進(jìn)而引起能量密度下降等問(wèn)題。
為了改善這些方面的問(wèn)題，按照已有的文獻(xiàn)報(bào)道，對(duì)層狀富鋰氧化物正極材料進(jìn)行改性的方法主要包括表面包覆、其他預(yù)處理方式和體相離子摻雜。中國(guó)專利CN200980150179.6和CN201110434564.2報(bào)道，采用金屬氟化物包覆富鋰正極材料能改善其電化學(xué)性能。CN201110111035.9采用過(guò)硫酸鹽或硫酸鹽等氧化劑對(duì)材料進(jìn)行表面預(yù)處理，使材料的首次效率及高倍率的放電容量得到提高。在體相摻雜方面，目前的報(bào)道主要集中于金屬陽(yáng)離子摻雜，例如：CN200910186311.0報(bào)道了通過(guò)陽(yáng)離子摻雜的方法提高材料的循環(huán)性能和倍率性能的方法；CN201210391471.0和CN201210391672.0分別報(bào)道了一種采用摻雜三價(jià)離子和鐵銅錫離子的富鋰固溶體正極材料的制備方法。在陰離子摻雜方面，CN201310087241報(bào)道了一種用PO43-，SO42-，A1O2-等聚陰離子摻雜對(duì)材料進(jìn)行改性的方法；CN200980138690.4采用氟摻雜改良材料的性能。CN201210216042.X采用摻雜氯離子的方法，但是其述的材料在表達(dá)式中只能含有Li、Ni、Co、Mn、O和Cl元素，且Li的含量被固定為L(zhǎng)i1.2。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種鹵素陰離子摻雜的層狀富鋰氧化物正極材料及其制備方法，以改善富鋰材料現(xiàn)有的不足，本發(fā)明具有制備方法簡(jiǎn)單、電極材料比容量高、倍率和循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明提供的一種鹵素陰離子摻雜層狀富鋰氧化物正極材料的表達(dá)式為：Li[Li(1-2x)/3MxMn(2-x)/3]O2-zAz，M為Co、Ni、Al、Mg、Zn、Ga、B、Zr、Ti、Ca、Ce、Y、Nb元素中的至少一種或其組合，A＝Cl、Br或I中的一種或其組合，0＜x＜0.5；0＜z≤0.5；當(dāng)M＝Ni，Co中的一種或其組合并且A＝Cl時(shí)，x≠0.2。
制備步驟是在制備層狀富鋰氧化物正極材料Li[Li(1-2x)/3MxMn(2-x)/3]O2的過(guò)程中，按照化學(xué)計(jì)量比引入鹵素陰離子A，配制成溶液，經(jīng)過(guò)固化、干燥、焙燒制得Li[Li(1-2x)/3MxMn(2-x)/3]O2-zAz。
所述的富鋰正極材料為L(zhǎng)i[Li0.17Ni0.25Mn0.58]O2、Li[Li0.20Ni0.1Al0.03Co0.13Mn0.54]O2或Li[Li02Co0.4Mn0.4]O2。
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