[發明專利]一種多孔碳包覆LiFePO4

有效

• 申請號: 202010251010.8
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN111540885B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 金庭安;趙瓏;冉闖;管玲飛
• 申請（專利權）人: 重慶金皇后新能源汽車制造有限公司;重慶交通職業學院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0525;C01B25/45;C01G53/00
• 代理公司: 重慶晟軒知識產權代理事務所(普通合伙) 50238
• 代理人: 孔玲瓏

本發明涉及鋰離子電池正極材料技術領域，且公開了一種多孔碳包覆LiFePO₄?LiNiO₂的鋰離子電池正極材料及其制法，包括以下配方原料：LiFePO₄?LiNiO₂復合材料，三聚氰胺、聯苯四甲酸二酐、縮合劑。該一種多孔碳包覆LiFePO₄?LiNiO₂的鋰離子電池正極材料及其制法，LiNi_0.85Co_0.09?0.11Mn_0.04?0.06O₂中，Co摻雜減少了LiNiO₂分子內的陽離子混排，改善了LiNiO₂層狀六方體的結構穩定性，Mn摻雜降低LiNiO₂中Li⁺的脫嵌程度，減小了正極材料的充電電壓，LiFePO₄納米球包裹住了LiNiO₂中Ni³⁺的活性位點，避免了鎳離子與電解液發生副反應，富氮超支化聚合物之間孔道結構包覆LiFePO₄?LiNiO₂，煅燒形成N摻雜多孔碳材料具有優異的導電性能，多孔碳材料包覆LiFePO₄?LiNiO₂，避免了LiNiO₂與H₂O、CO₂反應生成Li₂CO₃，而降低正極材料的基體損耗和容量衰減。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池正極材料技術領域，具體為一種多孔碳包覆 LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料及其制法。

背景技術

鋰離子電池是一種可充電的二次電池，主要是通過鋰離子在正極和負極循環脫出和嵌入來工作，充電時，鋰離子從正極脫出，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時鋰離子從負極脫出，嵌入負極，正極處于富鋰狀態，鋰離子電池具有能量密度大、輸出電壓高、循環性能優越、使用壽命長等優點，是一種污染很小的綠色電池，鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、隔膜、電解液等組成，其中正極材料對鋰離子電池的性能具有很大的影響。

目前鋰離子電池正極材料主要是富鋰材料，如磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料等，其中鎳酸鋰材料具有較高的比容量，是一種極具潛力的鋰離子電池正極材料，但是目前的鎳酸鋰LiNiO₂結構穩定性較低，在充放電過程中，正極材料的循環穩定性較差，并且LiNiO₂高堿性特性很容易吸附H₂O和CO₂，形成Li₂CO₃，同時LiNiO₂容易和電解液發生副反應，生產不可逆的NiO，使正極材料發生結構損耗和電容量衰減，大大降低了鋰離子電池的電化學性能和循環穩定性。

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種多孔碳包覆LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料及其制法，解決了鎳酸鋰LiNiO₂結構穩定性較差的問題，同時解決了LiNiO₂容易和電解液，以及和H₂O、CO₂發生副反應，導致正極材料結構損耗和電容量衰減問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種多孔碳包覆 LiFePO₄-LiNiO₂的鋰離子電池正極材料及其制法，包括以下按重量份數計的配方原料：77-90份LiFePO₄-LiNiO₂復合材料，1-2份三聚氰胺、6-15份聯苯四甲酸二酐、3-6份縮合劑。

優選的，所述縮合劑為二異丙基碳二亞胺。