[發(fā)明專利]一種釩酸鋰負(fù)極材料、負(fù)極、電池以及負(fù)極材料制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510070723.3
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN104681784B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李會(huì)巧;邵高琦;翟天佑
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/131
• 分類號(hào): H01M4/131;H01M4/1391;H01M4/62
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種釩酸鋰負(fù)極材料，其特征在于，其為核殼結(jié)構(gòu)，其核部為釩酸鋰，其殼部為包覆層，所述釩酸鋰為納米級(jí)顆粒或者為納米級(jí)顆粒形成的微米級(jí)的二次顆粒，所述包覆層厚度為2～30nm，所述包覆層包括導(dǎo)電性包覆層和穩(wěn)定性包覆層，所述納米級(jí)是指在三維方向上至少有一維的尺寸小于1000nm，

所述導(dǎo)電性包覆層和所述穩(wěn)定性包覆層位于同一層內(nèi)，或者所述穩(wěn)定性包覆層和所述導(dǎo)電性包覆層在不同的層內(nèi)，且所述穩(wěn)定性包覆層在內(nèi)并所述導(dǎo)電性包覆層在外；所述包覆層總質(zhì)量占所述釩酸鋰負(fù)極材料總重量的1～30％，且該包覆層的包覆面積為核部表面積的60％～100％，

所述穩(wěn)定性包覆層用于增強(qiáng)材料的熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性，該穩(wěn)定性包覆層質(zhì)量占所述釩酸鋰負(fù)極材料總重量的1～20％，穩(wěn)定性包覆層包覆在材料的表面能有效阻止活性電極材料與電解液的直接接觸，降低電解液對電極材料的侵蝕，抑制電極/電解液界面的副反應(yīng)，并且改善納米釩酸鋰的電化學(xué)穩(wěn)定性，

所述導(dǎo)電性包覆層包括無定型碳、石墨化碳、Ru₂O、金屬Ni、金屬Cu、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一種或者多種，

所述穩(wěn)定性包覆層包括Al₂O₃、MgO、CaO、SiO₂、TiO₂、B₂O₃、ZnO、V₂O₅、P₂O₅、Li₃PO₄、Al(OH)₃、AlF₃以及CaF₂中的一種或者多種。

2.如權(quán)利要求1所述的一種釩酸鋰負(fù)極材料，其特征在于，所述釩酸鋰化學(xué)式包括Li_1±XVO_3±Y,Li_3±XVO_4±Y和Li_1±XV₂O_5±Y，其中，0≤X≤0.2，0≤Y≤0.2。

3.如權(quán)利要求1所述的一種釩酸鋰負(fù)極材料，其特征在于，所述導(dǎo)電性包覆層用于提高材料的導(dǎo)電性，該導(dǎo)電性包覆層質(zhì)量占所述釩酸鋰負(fù)極材料總重量的1～20％，所述導(dǎo)電性包覆層厚度為2～30nm，且其包覆面積為所述核部表面積的60％～100％。

4.如權(quán)利要求1所述的一種釩酸鋰負(fù)極材料，其特征在于，該穩(wěn)定性包覆層厚度為2～30nm，且其包覆面積為所述核部表面積的60％～100％。

5.一種制備如權(quán)利要求1～4之一所述釩酸鋰負(fù)極材料的方法，其特征在于，通過化學(xué)氣相沉積方法以惰性氣體為載氣將有機(jī)碳源帶入高溫反應(yīng)器中，在核部表面熱解形成無定型碳或者石墨化碳的導(dǎo)電性包覆層，反應(yīng)溫度為400～1200℃，保溫時(shí)間為30～600min。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)碳源包括乙炔、甲烷、正己烷、環(huán)己烷、甲苯、酚酞、硼烷以及聚苯中的一種或者多種。

7.一種制備如權(quán)利要求1～4之一所述釩酸鋰負(fù)極材料的方法，其特征在于，采用真空鍍膜、磁控濺射、脈沖激光沉積或者原子層沉積方法制備所述導(dǎo)電性包覆層和所述穩(wěn)定性包覆層。

8.一種鋰離子電池用負(fù)極，所述負(fù)極包含：集電器；負(fù)極活性材料層，所述負(fù)極活性材料層形成在所述集電器的至少一個(gè)表面上并包含負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料為權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所限定的負(fù)極材料。

9.一種鋰離子電池，其包含：正極、負(fù)極和設(shè)置在所述正極和所述負(fù)極之間的隔膜，其中所述負(fù)極為權(quán)利要求8中所限定的負(fù)極。