[發明專利]一種鋰電池氟化鋰-三氧化二鈷陰極材料及制備方法

有效

• 申請號: 201711419768.2
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108110247B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 崔艷華;魏開遠;趙宇;崔益秀;張小強;胡守亮;魏華;陳勇;曹勇;王超
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/52;H01M4/04;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本發明公開了一種鋰電池氟化鋰?三氧化二鈷陰極材料及制備方法，包括氟化鋰和三氧化二鈷，所述的氟化鋰和三氧化二鈷摩爾比為1:1?5:1，通過將氟化鋰與三氧化二鈷材料研磨按比例混合后壓片制成脈沖激光沉積所用的靶，激光器產生的脈沖激光波經透鏡聚焦后入射至所述靶上，在氬氣氣氛中沉積得到氟化鋰?三氧化二鈷納米復合物薄膜。該薄膜制成的電極具有良好的充放電循環可逆性，首次比容量為200?300mAh/g，可逆比容量為250mAh/g，電極經50次循環后容量仍有200mAh/g。本發明的陰極材料化學穩定性好、比容量高、制備方法簡單，適用于鋰離子電池。

技術領域

本發明屬于電化學中鋰電池技術領域，涉及用于鋰離子電池的陰極材料，尤其為一種鋰電池氟化鋰-三氧化二鈷陰極材料及制備方法。

背景技術

鋰離子電池是筆記本電腦、照相機、手機以及其它通訊器材的重要電源，而且有可能作為綠色能源用于汽車和其它交通工具。目前市售的鋰離子電池主要由碳基陽極材料、有機液體電解質和含鋰的過渡金屬氧化物陰極材料所組成。為了進一步提高鋰離子電池的性能，人們正在研究、尋找比目前使用的電極材料性能更好的新型材料。此外，隨著微電子器件的小型化，迫切要求開發與此相匹配的鋰離子電池，例如薄膜鋰離子電池等。

發明內容

本發明針對現有技術提供性能良好的鋰離子電池的陰極材料及其制備方法，本發明所提供的用于鋰離子電池的陰極材料是一種氟化鋰-三氧化二鈷納米復合物(LiF-Co₂O₃)材料，此類材料具有良好的電化學性能，可作為高性能鋰離子電池的陰極材料。

本發明具體通過以下技術方案實現：

一種鋰電池氟化鋰-三氧化二鈷陰極材料，包括氟化鋰和三氧化二鈷，通過氟化鋰與三氧化二鈷材料研磨混合，利用脈沖激光沉積得到氟化鋰-三氧化二鈷復合物薄膜材料，所述的氟化鋰和三氧化二鈷摩爾比為1:1～5:1。

優選的，所述的氟化鋰和三氧化二鈷摩爾比為3:1。

本發明所提供的用于鋰離子電池陰極材料的氟化鋰-三氧化二鈷納米復合物材料為薄膜形式，其薄膜材料的厚度為0.1-2μm。

本發明所提供的氟化鋰-三氧化二鈷納米復合物材料薄膜可直接制成鋰離子電池薄膜電極。

本發明還提供了所述納米氟化鋰-三氧化二鈷陰極材料復合物的制備方法，具體通過以下步驟完成：將氟化鋰與三氧化二鈷材料研磨按比例混合后壓片制成脈沖激光沉積所用的靶，激光器產生的脈沖激光波經透鏡聚焦后入射至所述靶上，基片和靶的距離為40-60mm，在氬氣氣氛中沉積得到氟化鋰-三氧化二鈷納米復合物薄膜。

進一步，所述的基片采用不銹鋼片、鉑片或鍍金單晶硅片。

進一步，所述的基片溫度為200-300℃，優選的，所述的基片溫度為200℃。

進一步，所述的基片和靶的距離為50mm。

進一步，所述的激光器產生的脈沖激光波為波長248nm。

進一步，薄膜的沉積時間由薄膜厚度要求確定，一般為0.2-1小時。薄膜厚度可由掃描電鏡測定，薄膜的重量根據電子天平稱量前后基片重量差得到。

本發明中氟化鋰-三氧化二鈷納米復合物材料薄膜的晶體結構由電子透射顯微鏡確定。

所述氟化鋰-三氧化二鈷陰極材料在制備鋰電池中的應用也在本發明的保護范圍內。

本發明的有益效果：