[發明專利]一種Li2

有效

• 申請號: 202010534893.3
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111682195B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 李峻峰;王皓;銀悅;宋聯榮;張馨;馬悅;楊亞楠;張佩聰;賴雪飛
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種Lisubgt;2/subgt;O?Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;?Bsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;?Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;非晶態鋰離子電池正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池正極材料生產技術領域。本發明的合成方法：將合適的鋰源、釩源、硼源、鐵源充分研磨混合，通過高溫熔融、保溫使體系均勻混合，最終進行急冷得到非晶態材料。本發明的Lisubgt;2/subgt;O?Vsubgt;2/subgt;Osubgt;5/subgt;?Bsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;?Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;非晶態鋰離子電池正極材料，打破了傳統晶態體系的理論容量約束，通過控制合成條件使Li?V?B?Fe?O形成非晶態無序網絡結構，利用其各向同性特征促進鋰離子遷移，使鋰離子不受晶體材料中晶格的約束，可以更多的嵌入無序網絡結構，且V、Fe的變價進一步提升其容量，使該正極材料具有良好的電化學性能。此外，非晶態正極材料較傳統的鋰離子電池正極材料，其合成工藝簡便、制備過程綠色環保、反應條件易控、原料成本低廉，利于工業化推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種Li₂O-V₂O₅-B₂O₃-Fe₂O₃非晶態鋰離子電池正極材料及其制備方法，屬于鋰離子電池正極材料生產技術領域。

背景技術

鋰離子電池由于其能量密度高、循環壽命好、輸出功率高等特點，被研究者廣泛的關注并研究。目前，鋰離子電池正在往低成本、高性能、無污染等方向發展，而正極材料與此有著密切的聯系。現在主流的正極材料有LiCoO₂材料、LiFePO₄材料、NCM三元材料，其中LiCoO₂材料Co的價格較為昂貴，具有毒性，很大程度上限制了其大規模應用。LiFePO₄材料電子電導率較低，大電流密度下的充放電性能較差。NCM三元材料在合成制備上流程較為復雜，造成制備過程的控制因素較多且控制困難，原料的成本較高（如鈷、鎳等），最終電極材料成本高。

相較于傳統的LiNiO₂、LiCoO₂、LiMnO₂、LiFePO₄以及三元材料，非晶態鋰離子電池正極材料是鋰離子電池正極材料的新領域，近年開始有少量報道出現。中國專利CN102867949A公開了一種在鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰或磷酸亞鐵鋰正極材料上包覆玻璃態(Li_xB_ySi_zO_{(0.5x+1.5y+2z)})的制備方法，該方法只研究了正極材料表面包覆的非晶態物質，而未進一步將非晶態作為鋰離子電池正極材料的活性物質；專利CN1225518A中公開了具有非晶相且含有從鈷、鎳、錳和鐵中選擇的一種或多種元素的材料組成的活性材料，但活性材料作為鋰離子電池正極的電化學性能未公開，且該技術并與Li-V-O為基礎的非晶態正極材料無關。

在Li₂O-V₂O₅-B₂O₃-Fe₂O₃非晶態正極材料中，其合成工藝簡便，制備過程綠色環保，且金屬釩儲量豐富，價格低廉。其結構是以V-O四面體[VO₄]與B-O三角形[BO₃]或四面體[BO₄]形成穩定的無序網絡結構，可嵌入更多的鋰離子使其容量不受晶態材料的理論容量約束。此外，變價金屬V和Fe的氧化還原反應與鋰離子嵌入和脫嵌過程相互協同，因此該正極材料容量、循環及倍率性能具有獨特優勢，且有利于工業上的推廣應用。

發明內容