[發(fā)明專利]一種高比能氟化物鋰離子電池正極材料及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201911185959.6 | 申請(qǐng)日： | 2019-11-27 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN111087022A | 公開（公告）日： | 2020-05-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 周思思;張祥功;林立;隋鑫 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所（中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所） |
| 主分類號(hào)： | C01G49/00 | 分類號(hào)： | C01G49/00;H01M4/58;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 武漢凌達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(特殊普通合伙) 42221 | 代理人： | 劉念濤;宋國榮 |
| 地址： | 430064 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 氟化物 鋰離子電池 正極 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種高比能氟化物鋰離子電池正極材料，它是由能可逆脫嵌鋰的氟化物固溶體與碳納米管、高電導(dǎo)率鋰鹽結(jié)合在一起的固溶體化合物；還公開了其制備方法和鋰離子電池，本發(fā)明主要由以CuF2、FeF2、LiClO4、LiFNFSI、碳納米管為主要原材料，通過高能化學(xué)球磨法合成同時(shí)具有高電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)的銅基氟化物固溶體鋰離子電池正極材料；該方法易于批量化生產(chǎn)，所制得的固溶體型鋰離子正極材料一致性好，比容量高達(dá)549mAh/g，安全性能好。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高比能高安全性的氟化物鋰離子電池正極材料，及其制備方法。
背景技術(shù)
近年來能量密度和倍率性能兼顧的鋰二次電池已成為電池行業(yè)的研究熱點(diǎn)。商業(yè)化的鋰二次電池正極材料，例如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元（NCM、NCA）、富鋰相正極材料xLiMO2·yLi2MnO3，高壓正極材料LiNi0.5Mn1.5O4等，經(jīng)過優(yōu)化后能量密度可達(dá)350Wh/kg，根據(jù)常規(guī)鋰離子電池制備的物料比進(jìn)行預(yù)算，即使負(fù)極采用元素周期表中理論比容量最高的金屬鋰作為負(fù)極材料，采用目前行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的固態(tài)電解質(zhì)和金屬鋰負(fù)極技術(shù)，現(xiàn)有的商業(yè)化鋰離子正極材料也無法滿足電池能量密度進(jìn)一步提升的需求。
隨著全世界范圍內(nèi)用電裝備性能的提高，進(jìn)一步提升電池的能量密度是當(dāng)前化學(xué)電源的主要研究方向，而研發(fā)具有超高比能的新型正極材料是其瓶頸所在。
金屬氟化物類正極材料由于其高比容量特性逐漸進(jìn)入研究者的視野，然而其始終停留在實(shí)驗(yàn)室的試制水平。合成工藝復(fù)雜、成本高是其中一個(gè)制約其批量化生產(chǎn)的重要原因。尋找一種易于批量生產(chǎn)的具有比能量超過1000Wh/kg的氟化物鋰離子電池正極活性材料的制備方法是當(dāng)前高比能鋰離子電池開發(fā)的關(guān)鍵所在。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氟化物鋰離子正極材料及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高比能氟化物鋰離子電池正極材料，該正極材料是由能可逆脫嵌鋰的氟化物固溶體與碳納米管、高電導(dǎo)率鋰鹽結(jié)合在一起的固溶體化合物，至少含有化學(xué)式為LixCuyFezF2的活性物質(zhì)，且質(zhì)量含量≥70%，其中x+y+z=2。
一種高比能氟化物鋰離子電池正極材料的制備方法，制備過程至少包括以下制備步驟：
（1）將氟化銅（CuF2）、氟化鐵（FeF2）按照1:1的摩爾計(jì)量放入氧化鋯球磨罐中，以氧化鋯球作為磨介，球料比約為4：1，以300r/min的速度進(jìn)行密封球磨，球磨時(shí)間為10h；
（2）在露點(diǎn)低于-50攝氏度（℃）的環(huán)境或惰性氣氛環(huán)境中，往（1）的球磨罐中加入原氟化銅（CuF2）摩爾計(jì)量比5%的高氯酸鋰（LiClO4）、P含量的（氟磺酰）（正全氟丁基磺酰）亞胺鋰（Li[(FSO2)(n-C4F9SO2)N]，LiFNFSI）材料，其中P=1%～5%，保持溫度60℃、500R/min的環(huán)境中高能磨球4h制備成活性正極材料A；
（3）在露點(diǎn)低于-50攝氏度的環(huán)境或惰性氣氛環(huán)境中，打開步驟（2）的球磨罐，加入活性正極材料A質(zhì)量5%的碳納米管和0.1%～5%的葫蘆素，保持溫度80℃、300R/min的球磨速度，球磨12h得到高安全性高比能鋰離子活性正極材料。
所述的一種高比能氟化物鋰離子電池正極材料的制備方法，其葫蘆素的含量為0.1%-5%。
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