[發明專利]復合富鋰層狀正極材料及其制備方法有效
| 申請號： | 201710822455.5 | 申請日： | 2017-09-13 |
| 公開（公告）號： | CN107611402B | 公開（公告）日： | 2020-01-14 |
| 發明（設計）人： | 張洪周;張聯齊;宋大衛;時喜喜 | 申請（專利權）人： | 天津理工大學 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/52 |
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| 地址： | 300384 *** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 復合 層狀 正極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發明涉及一種復合富鋰層狀正極材料及其制備方法。所述材料由吸氧材料YBaCo4O7與富鋰層狀正極材料Li[Li1/3?2x/3Nix?aCo2aMn2/3?x/3?a]O2通過摻雜、或包覆、或直接物理混合的方式制成所述復合富鋰層狀正極材料，其表達式為：(1?m)Li[Li1/3?2x/3Nix?aCo2aMn2/3?x/3?a]O2?mYBaCo4O7,其中，0≤a≤x,0<x<0.5，0.1%≤m（YBaCo4O7在復合材料中的物質的量分數）≤1%。YBaCo4O7材料在高電位下可有效吸收富鋰層狀正極材料Li[Li1/3?2x/3Nix?aCo2aMn2/3?x/3?a]O2在首次充電活化過程中釋放的活性氧生成YBaCo4O7+δ（δ為吸氧量），因而可顯著提高應用富鋰層狀正極材料的鋰離子電池體系的安全性能。
技術領域
本發明涉及電極材料，具體而言，是一種復合富鋰層狀正極材料及其制備方法。
背景技術
相比于其他的二次電池，鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、無記憶效應、綠色環保等優點，已廣泛應用于電動汽車和便攜式電子產品。鋰離子電池的能量密度是影響電動汽車行駛里程、便攜式電子產品工作時間的最主要因素，因而提高鋰離子電池正極材料的能量密度一直是研究者工作的重點。目前商業化的正極材料有LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2和LiFePO4等，這些正極材料的實際放電比容量介于140-170 mAhg-1之間。而富鋰層狀正極材料Li[Li1/3-2x/3Nix-aCo2aMn2/3-x/3-a]O2, (0≤a≤x,0<x<0.5,該表達式也可以寫為如下形式：yLi2MnO3?(1-y)LiNi1/2-bCo2bMn1/2-bO2)因為具有超過250 mAh g-1的高比容量，因而成為近年來的研究熱點。此外，富鋰層狀正極材料還具有成本低、毒性小等優點。在首次充電過程中，富鋰層狀材料中的類Li2MnO3結構會發生活化，脫出Li+和活性氧原子,生成層狀的LiMnO2繼續參與Li+的嵌入脫出反應，因此，富鋰層狀材料具有較高的充放電比容量（J.Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8694-8698）。然而，這種電化學反應機理也存在較大的缺點，生成的氧原子具有很高的電化學活性，氧化性很強，而鋰離子電池中的電解液為有機物，為易燃成分，在活性氧存在的條件下，鋰離子電池存在起火甚至爆炸等安全隱患。J. Mater.Chem. A, 2014, 2, 7454-7460和J. Electrochem. Soc. 2015, 162, A1899-A1904分別報道了采用聚陰離子摻雜在一定程度上抑制富鋰層狀材料中氧析出的方法；Adv. Funct.Mater. 2014, 24, 5112-5118報道了采用B（硼）摻雜在一定程度上抑制富鋰層材料中氧析出的方法。但是，采用摻雜等改性手段，抑制富鋰層狀正極材料中活性氧的析出，那么富鋰層狀氧化物正極材料就不能得到充分活化，不能完全發揮出富鋰層狀正極材料的高容量。也就是說，富鋰層狀材料的安全性能和電化學性能在一定程度上相互矛盾，難以兩全其美。
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