[發(fā)明專利]一種聚陰離子摻雜鋰化三氧化鉬正極材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810043745.4
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108376766A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 向勇;史家遠;張曉晴;張曉琨
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚陰離子摻雜鋰化三氧化鉬正極材料的制備方法。本發(fā)明一方面采用硅或磷的可溶性化合物摻雜鋰化的三氧化鉬正極材料，具有低成本、無毒、環(huán)境友好等優(yōu)點，與三氧化鉬材料復(fù)合后，因其聚陰離子結(jié)構(gòu)較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，可以提升三氧化鉬材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，緩解三氧化鉬在充放電過程中的體積變化，從而有利于提升材料的循環(huán)穩(wěn)定性；另一方面通過在合成過程中引入鋰源，提升三氧化鉬材料體系的導(dǎo)電性能，從而有利于材料充放電倍率性能的提升，同時還可以提升三氧化鉬材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本發(fā)明從材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性能兩方面出發(fā)，提升了材料充放電循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚陰離子摻雜鋰化三氧化鉬正極材料的制備方法。

背景技術(shù)

鉬元素在鋰電池正負極材料的制備和修飾改性方面的應(yīng)用廣泛。首先，三氧化鉬本身就可以用作正極材料。將MoO₃塊體粉末(99.5％)與異丙醇混合形成濃度為5wt％的懸濁液。在自制研磨機中通過機械珠磨不同的時間長度。攪拌器由三個安裝在驅(qū)動軸上的多孔盤組成。大約60％的容器裝有微型珠(氧化鋯珠；尺寸：100mm；密度：約5.95g/cm³)。剩余的體積內(nèi)含有需要研磨的顆粒分散液。使用中心旋轉(zhuǎn)攪拌器強烈攪拌珠子和懸浮液，轉(zhuǎn)速一般在1000-3000rpm的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)(轉(zhuǎn)子的圓周速度固定在2000rpm)。所得到的深藍色分散液沒有任何氧化鋯珠的污染，因為這些珠子是高密度的，并且在研磨之后非常迅速地沉淀到容器的底部。通過一步機械斷裂的分解過程來控制長度為0.5-1.5μm，寬度約100-200nm。即，可以通過研磨時間來粗略控制所合成納米棒的尺寸，這些納米棒的電化學性能則優(yōu)于塊體材料。

其次，鉬元素還可以用來進行鋰電池正極材料的修飾改性。例如，可以用Mo元素摻雜改性Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂材料的電化學性能。先將化學計量比的Mn(Ac)₂、Ni(Ac)₂和Co(Ac)₂的溶解、混合、加熱，再加入LiOH調(diào)節(jié)pH至8，超聲波共沉淀后，將所得產(chǎn)物過濾、洗滌并在120℃干燥過夜，得到Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂材料的前驅(qū)體。將Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂材料的前驅(qū)體與七鉬酸銨(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O混合，然后研磨，制成芯塊，并在500℃下預(yù)煅燒15個小時，最后通過在900℃下煅燒3個小時，然后使它們冷卻到室溫，即可獲得的鉬元素摻雜的正極材料Li[Li_0.2Mn_0.54Ni_0.13Co_0.13]O₂。所得產(chǎn)物在2.0–4.8V壓力范圍內(nèi)，20mA/g時的放電容量為296.8mAh/g。摻雜使得產(chǎn)物的晶格增大，結(jié)構(gòu)有序度提升。相應(yīng)的EIS結(jié)果表明，摻雜后的產(chǎn)物更容易獲得和失去電子，因此有利于電極材料的電化學性能的提升。