[發明專利]鋰電池用銅鎂摻雜的包覆磷酸鎳鋰正極材料及制備方法

有效

• 申請號: 201811538700.0
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109616656B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 蔡杰
• 申請（專利權）人: 蔡杰
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及鋰電池正極材料的技術領域，提供了一種鋰電池用銅鎂摻雜的包覆磷酸鎳鋰正極材料及制備方法。該方法在表面活性劑存在下，通過水熱法制得銅鎂摻雜的磷酸鎳鋰材料LiNi_1?x?yMg_xCu_yPO₄，然后將含有羧甲基纖維素、碳酸鋰及五氧化二釩的包覆液前驅體噴霧沉積于LiNi_1?x?yMg_xCu_yPO₄顆粒表面，經550~650℃預燒、700~750℃燒結，制得Li₃VO₄/C混合包覆的銅鎂摻雜磷酸鎳鋰正極材料。與傳統方法相比，本發明制備的磷酸鎳鋰正極材料，電化學性能好，離子電導率高，在高倍率下能保持較高的比容量，且循環性能好。

技術領域

本發明屬于鋰電池正極材料的技術領域，提供了一種鋰電池用銅鎂摻雜的包覆磷酸鎳鋰正極材料及制備方法。

背景技術

鋰電池作為二十世紀九十年代發展起來的一種新型化學電源，具有工作電壓高、重量輕、比容量高、自放電小、循環壽命長、無記憶效應、安全可靠、綠色環保等突出優點，成為支撐電子產業技術的重要領域，已成為手機、筆記本電腦、數碼相機、數碼攝影機等電子裝置小型輕量化的理想能源，也是未來動力汽車、電動工具等輕型高動力電池的首選電源。

鋰電池通常由正極、負極和電解液三部分構成，而電池化學體系決定了電池的電化學反應，從而決定了電池的理論電壓、理論比容量和理論比能量。其中，正極材料占有較大比例，正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低，對于正極材料的研究是提高電池電化學性能的一個重要方面。

在鋰電池正極材料中，具有橄欖石型結構的LiMPO₄（M=Fe、Mn、Co、Ni）近年來受到大量關注，具有較高理論比容量、循環性能較好、穩定、安全、環境友好、價格低廉等特點。其中，鎳具有能量密度較高的優勢，因此，對于磷酸鎳鋰正極材料的研究越來越多。

中國發明專利申請號201310279311.1 公開了一種二次鋰離子電池正極材料磷酸鎳鋰的原位碳包覆制備方法。（1）將鋰源化合物、二價鎳源化合物、磷酸鹽和碳源溶解在苯甲醇水溶液中；（2）在100~200℃進行4~10h水熱反應；（3）抽濾，用蒸餾水以及無水乙醇清洗；（4）50~100℃干燥；（5）將干燥后的粉末充分研磨，先進行預處理，然后高溫下煅燒制得最終產物。該發明制得的磷酸鎳鋰正極材料的導電性能仍然不夠理想，高倍率循環性能有待提高。

中國發明專利申請號201310402157.2 公開了一種微波固相合成鋰離子電池用磷酸鎳鋰/碳復合材料的方法，具有潛在的高能密度、合成成本低、對環境友好等優點。該發明選取合成原料包括鋰鹽（或氫氧化鋰）、磷酸鹽、磷酸銨鹽、鎳鹽、導電碳黑（或乙炔黑或葡萄糖）。首先將原料采用球磨或攪拌處理后，在微波功率為300~2000W時，合成時間5~30min，可一步合成鋰離子電池用磷酸鎳鋰/碳復合材料。但該發明制得的復合材料用于鋰電池時，存在高倍率下的充放電比容量及循環性能不理想的缺陷。

綜上所述，磷酸鎳鋰正極材料存在離子導電性差、高倍率下的比容量及循環性能下降嚴重的缺點，因此開發一種高導電性和高倍率下循環穩定性良好的磷酸鎳鋰正極材料，有著重要的意義。

發明內容

可見，磷酸鎳鋰正極材料存在離子導電性差、高倍率下的比容量及循環性能下降嚴重的缺點。針對這種情況，本發明提出一種鋰電池用銅鎂摻雜的包覆磷酸鎳鋰正極材料及制備方法，制備的磷酸鎳鋰正極材料，電化學性能好，離子電導率高，在高倍率下能保持較高的比容量，且循環性能好。

為實現上述目的，本發明涉及的具體技術方案如下：

鋰電池用銅鎂摻雜的包覆磷酸鎳鋰正極材料的制備方法，制備的具體步驟如下：