[發明專利]一種鋰電池正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510344514.3
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN105154980B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 陳義平;郭震強;黃夢夢;孫燕瓊
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C30B29/54
• 分類號: C30B29/54;C30B7/10;H01M4/36
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于電池電極材料的制備領域，具體涉及一種鋰電池正極材料及其制備方法。

背景技術

能源短缺已日益成為當今社會最為核心的問題之一，為此人們也在努力的探索發現新型能源，用以替代不可再生的且日益枯竭的化石能源。到目前為止，已有多種綠色新能源被運用于社會生活中，比如，鋰離子電池、蓄電池、燃料電池以及太陽能電池等。其中，鋰離子電池在過去的幾十年里已經取得了長足的進展，作為二次電池的鋰電池已經在當今社會生活中發揮了不可替代的作用。但是，作為新能源的重要組成部分，鋰電池的發展境況在面對當今社會對新能源的要求上表現得略顯乏力。主要的原因就在于近年來鋰離子電池正極材料的研究進展有限，目前社會上運用的主要還是停留在由Co、Ni、Mn以及Fe構成的富鋰金屬氧化合物（而負極的研究在近年來相對已經取得了較大的進展），如鈷酸鋰、錳酸鋰以及磷酸鐵鋰等。

因此，以一種全新的合成路徑，獲得新型結構的鋰電池正極材料，尋求突破現有正極材料合成方法的定性思維，已經成為業界普遍關注的問題之一。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術不足，提供一種鋰電池正極材料及其制備方法。該鋰電池正極材料的活性成分是八面體單晶化合物，具有優良的電化學性能，如較高的首次充放電比容量，良好的離子電導率。

為了達到本發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋰電池正極材料，其活性材料為八面體單晶化合物，其分子式為(NH₃CH₂CH₂NH₃)₂{Li₆ [V₁₂B₁₈O₅₄(OH)₈]}。

所述的活性材料的制備方法為：

（1）取偏釩酸銨，硼酸，氯化鋰，乙酸鈷，草酸，置于內襯為聚四氟乙烯的高壓反應釜中，加入蒸餾水，混合均勻，磁力攪拌30min；

（2）然后用乙二胺調節pH值至8.00~8.50；

（3）最后將反應釜置于160 ℃下恒溫120小時后，使之自然冷卻至室溫，抽濾得到棕色的八面體單晶化合物。

步驟（1）中偏釩酸銨、硼酸、氯化鋰、乙酸鈷、草酸的質量比為：2:7:8:1:3。

所述的鋰電池正極材料，由以下組分按照重量份制備而成：(NH₃CH₂CH₂NH₃)₂{Li₆ [V₁₂B₁₈O₅₄(OH)₈]}活性材料 80~85份，導電材料10~15份，粘接材料5~10份。

所述的活性材料在使用前需進行預處理：將晶體材料研磨成粉末，并將粉末置于120℃的真空干燥箱中干燥24小時。

所述的鋰電池正極材料的應用：以鋰片為負極，以1mol/L的LiPF₆為電解液，組裝成扣式電池。

本發明的有益效果在于：

1）本發明的活性材料制備方法簡單，原料廉價易得，易于獲得；

2）本發明的活性材料為八面體單晶化合物，是一種全新的結構類型，作為鋰電池正極材料使用，能使鋰離子正極材料具備優良的電化學性能，如較高的首次充放電比容量，良好的離子電導率。

附圖說明

圖1是化合物(NH₃CH₂CH₂NH₃)₂{Li₆ [V₁₂B₁₈O₅₄(OH)₈]}的晶體結構示意圖；

圖2是化合物(NH₃CH₂CH₂NH₃)₂{Li₆ [V₁₂B₁₈O₅₄(OH)₈]}的XRD粉末衍射圖；