[發(fā)明專利]一種碳包覆的陽(yáng)離子無序正極材料及制備方法和鋰離子電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110555374.X
• 申請(qǐng)日: 2021-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN113314701A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李盼盼;宋輝;呂迎春;郭炳焜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M4/36
• 分類號(hào): H01M4/36;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/62;H01M10/0525;C01B19/00;C01B32/05
• 代理公司: 濟(jì)南知來知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37276
• 代理人: 曹麗

本發(fā)明提供了一種碳包覆的陽(yáng)離子無序正極材料，屬于鋰離子電池材料領(lǐng)域，其特征在于，其結(jié)構(gòu)通式為L(zhǎng)i₂Ni₂TeO₆/C，其中Li₂Ni₂TeO₆是一種新型的陽(yáng)離子無序正極材料，Li/Ni大量混排，循環(huán)時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，無相變碳源為有機(jī)碳化合物；還提供了上述碳包覆的陽(yáng)離子無序正極材料的制備方法，該制備方法包括煅燒法及化學(xué)氣相沉積法，在惰性氣氛中，通過高溫煅燒得到碳包覆的Li₂Ni₂TeO₆正極材料，通過碳包覆在Li₂Ni₂TeO₆正極材料的表面，能夠極大地減少正極材料與電解液的接觸，減少副反應(yīng)，同時(shí)碳也能夠提高材料電子電導(dǎo)率，降低極化，提高電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳包覆的陽(yáng)離子無序正極材料及制備方法和鋰離子電池。

背景技術(shù)

二次鋰離子電池極大地促進(jìn)了便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域的發(fā)展，并被作為未來電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)等大規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)。為了更好地滿足大規(guī)模應(yīng)用，鋰離子電池需要更高的能量密度。研究具有更高容量、更穩(wěn)定循環(huán)性能的鋰離子電池具有重要意義。

鋰離子電池屬于二次電池，正負(fù)極為能可逆的嵌入與脫出鋰離子的化合物。正極材料是鋰離子電池中極其關(guān)鍵的一部分，是鋰離子電池高能量密度的決定性因素。傳統(tǒng)正極材料主要包括層狀、尖晶石型和橄欖石型三大類。除此之外，Ceder課題組在2014年研究發(fā)現(xiàn)將陽(yáng)離子無序氧化物L(fēng)i_1.211Mo_0.467Cr_0.3O₂(LMCO)作為鋰離子電池正極材料，具有比層狀氧化物正極材料更高的容量與穩(wěn)定性。目前大家研究了許多種陽(yáng)離子無序正極材料，都獲得了較高容量及良好的循環(huán)穩(wěn)定性。Li₂Ni₂TeO₆氧化物是一種正交陽(yáng)離子無序結(jié)構(gòu)的氧化物，Te有序排列在8a Wykoff位點(diǎn)，而Li/Ni原子共同占據(jù)8b和16g位點(diǎn)產(chǎn)生大量陽(yáng)離子混排。而且Li₂Ni₂TeO₆中Li/Ni比為1，理論容量可以達(dá)到151mAh/g。研究Li₂Ni₂TeO₆氧化物作為正極材料可以拓展陽(yáng)離子無序巖鹽正極的設(shè)計(jì)空間，開發(fā)新型鋰離子電池正極材料。

研究過程中發(fā)現(xiàn)Li₂Ni₂TeO₆作為正極并沒有完全發(fā)揮其容量，且電壓和容量衰減極快。因此，如何對(duì)該材料進(jìn)行處理，以提高Li₂Ni₂TeO₆材料的導(dǎo)電性能和電化學(xué)性能，是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種碳包覆的陽(yáng)離子無序正極材料及制備方法和鋰離子電池，旨在減少正極材料與電解液之間的接觸，提高正極材料的導(dǎo)電性能和電化學(xué)性能。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種碳包覆的陽(yáng)離子無序正極材料，其特征在于，其結(jié)構(gòu)通式為L(zhǎng)i₂Ni₂TeO₆/C，其中碳源為有機(jī)碳化合物；所述陽(yáng)離子無序正極材料的結(jié)構(gòu)通式為L(zhǎng)i₂Ni₂TeO₆，晶體結(jié)構(gòu)為陽(yáng)離子無序正交結(jié)構(gòu)，Li/Ni大量混排，循環(huán)時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定無相變。

進(jìn)一步的，所述有機(jī)碳化合物采用甲苯、蔗糖或葡萄糖。

及一種如上所述的碳包覆的陽(yáng)離子無序正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：