[發明專利]一種鋰離子電池復合正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410736386.2
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104393296A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 伍凌;石少楠;鐘勝奎;王鵬飛;茍生蓮;丁浩
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，涉及一種鋰離子電池正極材料及其制備方法，具體涉及一種鋰離子電池復合正極材料及其制備方法。

背景技術

近年來，橄欖石結構的化合物LiMPO₄(M＝Fe、Mn、Ni和Co等)由于具有理論容量高、可逆性好、熱穩定性及安全性好等優點，成為鋰離子電池正極材料領域的研究熱點。在這些化合物中，LiCoPO₄被認為是一種非常有前景的5V級高電壓正極材料，因其具有高的比能量密度(～800Wh·kg^-1)，高的工作電壓(～4.8V?vs.Li/Li⁺)，高的理論比容量(167mAh·g^-1)。然而，LiCoPO₄具有很低的電子導電率和鋰離子擴散速率，使得其電化學性能較差。

當前對LiCoPO₄改性研究的重點集中在提高其電子電導率和鋰離子擴散速率兩個方面，主要途徑有表面包覆電子導體(如導電碳、導電金屬)，離子體相摻雜改性(鎂離子、錳離子、鎳離子、鐵離子、釩離子、釔離子等)，或者細化顆粒。盡管這些方法使得LiCoPO₄的電化學性能有所改善，但若要商業化還需要更有效的改性方法。

Li₃V₂(PO₄)₃是磷酸鹽體系正極材料中的又一重要成員。由于其具有安全性能好、成本低廉、結構穩定、電化學性能較好等特點，近年來引起研究者的廣泛關注。Li₃V₂(PO₄)₃的理論比容量高(～197mAh·g^-1)，且鋰離子擴散速率大，倍率性能好，因為其具有特殊的三維離子通道，鋰離子能很快地在晶體中嵌入和脫出。盡管Li₃V₂(PO₄)₃具有較好倍率性能及較高的理論比容量，但是其平均工作電壓相對較低，其具有三個工作電壓平臺(～3.55V、3.6V和4.0V)，平均工作電壓僅為～3.8V(vs.Li/Li⁺)，這就限制了其能量密度。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一在于提供一種提高LiCoPO₄導電性及容量的同時能提高Li₃V₂(PO₄)₃工作電壓、能量密度的鋰離子電池復合正極材料。

具體的，本發明提供如下技術方案：

本發明的鋰離子電池復合正極材料，結構式為xLiCoPO₄·yLi₃V₂(PO₄)₃，所述x和y滿足x:y＝50:1～1:10。

優選的，所述x和y滿足x:y＝20:1～1:2。

進一步的，所述的鋰離子電池復合正極材料中添加有導電材料。

優選的，所述的導電材料為導電碳。