[發明專利]一種鋰二次電池正極材料氟磷酸鈷鋰的水熱制備方法

有效

• 申請號: 201410536799.6
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104401957A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 馮季軍;黃志鵬;王雪華;鄒舟;李燁;金釗
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C01B25/455
• 分類號: C01B25/455;H01M4/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種鋰二次電池高電壓、高能量密度正極材料氟磷酸鈷鋰Li₂CoPO₄F的制備方法，尤其是涉及利用水熱法制備高純度的鋰二次電池正極材料氟磷酸鈷鋰的方法，屬于鋰二次電池材料技術領域。

背景技術

鋰二次電池由于具有電壓高、能量密度大、循環壽命長、無記憶效應、自放電小和環境友好等優良特性而成為目前綜合性能最好的電池體系之一，廣泛應用于信息、光電、交通、國防軍事和航空航天等眾多領域，并正在成為車輛動力電池和儲能電池的主角。傳統正極材料LiCoO₂因資源匱乏，毒性和熱穩定性較差等方面的問題，其被取代的趨勢已是不可阻擋。近年來研究開發的LiFePO₄，LiMn₂O₄和LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂等替代材料在安全性、環境友好和成本方面都有不同程度改善，但能量密度并沒有明顯提高。為使動力電池獲得更高的功率和能量密度，研究開發高電壓正極材料成為當務之急。隨著電解質及添加劑的研究進展，提高了電解液的耐氧化電位，使得高電壓正極材料的實用化成為可能。

氟代磷酸鹽材料結合了PO₄^3-的誘導效應和氟離子強的電負性，材料的氧化還原電位和結構穩定性均得到提高；此外，由于氟代引入了一個負電荷，考慮到電荷平衡，在氟代磷酸鹽中有望通過M²⁺/M⁴⁺氧化還原對的利用實現超過一個鋰的可逆交換，從而獲得高的可逆比容量。因此氟代磷酸鹽是一種潛在的高能量密度正極材料。其中，氟磷酸鈷鋰（Li₂CoPO₄F）是近年來新興的復合聚陰離子型正極材料，具有三維框架網絡結構。作為鋰二次電池正極材料，Li₂CoPO₄F具有很高的電位平臺（4.9V?v.s.?Li⁺/Li），由于含有兩個Li⁺，它的理論容量能達到287mAh/g，能量密度可達到1435?Wh/kg，且具有較高的熱穩定性和安全性，有望成為未來的開發熱點。