[發明專利]一種雙重碳引入硅酸鹽正極材料、其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201810179931.0
• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108376762A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 張賢惠;黎軍;陳珍蓮;杜宏偉;吳東陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/52;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

1.一種雙重碳引入硅酸鹽正極材料，其特征在于包含作為內核的Li_2+δCo_1-xT_xSi_1-yM_yO₄、第一重碳引入材料以及第二重碳引入材料，所述第一重碳引入材料包覆于所述內核表面和/或穿插和/或附著于所述內核之中，第二重碳引入材料包覆于所述內核表面和/或穿插和/或附著于所述內核之中，并且所述硅酸鹽正極材料為Li_2+δCo_1-xT_xSi_1-yM_yO₄@C₁/C₂，其中，T包括Ti、Mn、Fe、Ni、La、Y、Sc、Zn、Cu、V、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd和Cr中的任意一種或兩種以上的組合；M包括Al、P、V、Ti、Ca、Mg、Ge、Ga、N、F、S和Cl元素中的任意一種或兩種以上的組合；

C₁為第一重原位引入的碳；

C₂為第二重熱解引入的碳；

0＜x≤1，0＜y≤1，且x和y不同時為1；

0≤|δ|≤1，δ的取值使得Li_2+δCo_1-xT_xSi_1-yM_yO₄的化合價整體為0。

2.根據權利要求1所述的雙重碳引入硅酸鹽正極材料，其特征在于：所述內核由硅酸鹽納米顆粒聚集形成；優選的，所述第一重碳引入材料包覆于所述硅酸鹽納米顆粒表面、穿插或摻入所述硅酸鹽納米顆粒之中，尤其優選為均勻穿插并附著于所述硅酸鹽納米顆粒之中；優選的，所述第二重碳引入材料包覆于所述硅酸鹽納米顆粒表面、穿插或摻入所述硅酸鹽納米顆粒之中，尤其優選為均勻包覆于所述硅酸鹽納米顆粒表面；優選的，所述硅酸鹽納米顆粒包括一次顆粒以及由一次顆粒團聚形成的二次顆粒，所述一次顆粒的粒徑為5～500nm，尤其優選為10～400nm，尤其優選為20～100nm；優選的，所述二次顆粒的粒徑為1～10μm；優選的，所述內核具有球形或近球形形貌；優選的，所述內核的比表面積為0.6～20m²/g。

3.根據權利要求2所述的雙重碳引入硅酸鹽正極材料，其特征在于包括：由硅酸鹽納米顆粒、第一重碳引入材料以及第二重碳引入材料相互連接形成的、三維連通的雙重碳導電連續網絡結構；

和/或，所述第一重碳引入材料形成第一重碳導電網絡結構；優選的，所述第二重碳引入材料形成第二重碳包覆層；優選的，所述第二重碳包覆層的厚度為1～100nm，尤其優選為5～50nm，尤其優選為5～20nm；優選的，所述第二重碳引入材料包括石墨微晶與無定形碳的混合體；尤其優選的，所述第二重碳引入材料的拉曼光譜中碳的D與G峰面積積分強度比值為0＜I_D/I_G＜2，優選為0＜I_D/I_G＜1.5。

4.根據權利要求1所述的雙重碳引入硅酸鹽正極材料，其特征在于：δ的取值為0≤|δ|≤0.5，優選為0≤|δ|≤0.2；

和/或，x的取值為0.01≤x≤1，優選為0.1≤x≤1，尤其優選為0.5≤x≤1；

和/或，y的取值為0.01≤y≤1，優選為0.1≤y≤1，尤其優選為0.5≤y≤1；

和/或，當T的化合價與Co的化合價相同時，T優先取代Co-O四面體中的Co；

和/或，Co和T的化合價為+2和/或+3；

和/或，M的化合價為+4、+5、+6中的任意一種或兩種以上的組合。