CN101262058A - 一种复合锂离子电池正极材料 - Google Patents

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郑俊超
王志兴
郭华军
彭文杰
胡启阳
张云河
刘久清
王志国
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Abstract

本发明公开了一种复合锂离子电池正极材料，以LiFePO4为基体，Li3V2(PO4)3或LiVPO4F包覆在LiFePO4颗粒表面或存在于LiFePO4颗粒之间或者直接与LiFePO4形成固溶体，且LiFePO4与Li3V2(PO4)3或LiVPO4F的摩尔比值为(1～100)∶(100～1)。本发明提供的复合锂离子电池正极材料具有优良的充放电性能和大倍率性能。此复合锂离子电池正极材料适合用于动力电池。

Description

一种复合锂离子电池正极材料
技术领域
本发明涉及一种电池，特别是涉及一种复合锂离子电池正极材料。
背景技术
正极材料是锂离子蓄电池研究中最关键也是成本最高的部分，目前市场上的锂离子蓄电池正极材料主要有锂钴氧、锂镍氧及锂锰氧三种。其中，锂钴氧是主流材料，但是钴毒性较大，且钴资源严重稀缺，价格昂贵；而锂镍氧由于合成条件苛刻，很难制备出一定计量比的产物；层状的锂锰氧虽然具有200mAh/g以上的比容量，但是结构稳定性很差，而尖晶石型的锂锰氧比容量很低，且高温下的结构稳定性有待加强。上述缺点限制了材料的进一步应用。因此寻找性价比更好的新材料成为了研究的重点。
以LiFePO4、Li3V2(PO4)3和LiVPO4F为代表的磷酸盐因为具有环保、安全性能好、成本低廉、结构稳定、电化学性能较好等特点，吸引了研究工作者的重视。然而该类材料的导电性能差，一直是限制该材料的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种导电性能优越，倍率性能好，放电比容量高，循环性能优良的复合锂离子电池正极材料。
为了解决上述技术问题，本发明提供的复合锂离子电池正极材料，以LiFePO4为基体，Li3V2(PO4)3或LiVPO4F包覆在LiFePO4颗粒表面或存在于LiFePO4颗粒之间或者直接与LiFePO4形成固溶体，且LiFePO4与Li3V2(PO4)3或LiVPO4F的摩尔比值为(1～100)∶(100～1)。
本发明提供的复合锂离子电池正极材料的制备实施步骤为：将锂源化合物、铁源化合物、钒源化合物、磷源化合物及氟源化合物按一定的比例混合，在常温常压下经机械活化后，在非氧化性气氛中，经过500-900度高温热处理5-48小时后得到复合材料。
本发明通过对两种材料的前驱体混合制备出的复合锂离子电池正极材料，克服了LiFePO4、Li3V2(PO4)3和LiVPO4F导电率低的问题，大倍率放电性能显著提高。
综上所述，本发明是一种导电性能优越，倍率性能好，放电比容量高，循环性能优良的复合锂离子电池正极材料。
附图说明
图1是实施例1中样品的XRD图谱；
图2是实施例1中样品的充放电曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
以FePO4·xH2O、Li2CO3、V2O5和NH4H2PO4为原料，按所得复合正极材料成分M＝15LiFePO4+Li3V2(PO4)3摩尔比配料，并混合均匀，经机械活化后，装入管式炉中，在氩气气氛温度为600℃的条件下，恒温12小时。所得复合正极材料经X射线衍射分析为LiFePO4和Li3V2(PO4)3两相并存。将所得产物组成扣式电池测其充放电比容量和循环性能，在0.1C、1C、2C、5C和10C的倍率下放电的首次充放电容量和循环50次后的放电容量如下表：
表1实例1中样品充放电测试结果
充放电倍率/C   首次放电比容量/mAh·g-1   第50次放电比容量/mAh·g-1 容量保持率％
  0.1C   166   165.8   99.87
  1C   158   157   99.37
  2C   154   154   100
  5C   126   125.6   99.68
  10C   114   113.5   99.56
实施例2：
以FeC2O4·2H2O、Li2CO3、LiF、V2O5和(NH4)2HPO4为原料，按所得复合正极材料成分M＝25LiFePO4+LiVPO4F摩尔比配料，并混合均匀，经机械活化后，装入管式炉中，在氩气气氛温度为700℃的条件下，恒温5小时。所得复合正极材料经X射线衍射分析为LiFePO4和LiVPO4F两相并存。将所得产物组成扣式电池测其充放电比容量和循环性能，在0.1C充放电测试时，其放电比容量达到165mAh·g-1，循环50次后放电比容量为164.6mAh·g-1，容量的保持率达到99.76％。
实施例3：
以LiFePO4为基体，Li3V2(PO4)3包覆在LiFePO4颗粒表面，LiFePO4与Li3V2(PO4)3的摩尔比值为100∶1。将所得产物组成扣式电池测其充放电比容量和循环性能，在0.1C充放电测试时，其放电比容量达到155mAh·g-1，循环50次后放电比容量为150mAh·g-1，容量的保持率达到96.7％。
实施例4：
LiVPO4F直接与LiFePO4形成固溶体，且LiFePO4与LiVPO4F的质量比值为1∶100。将所得产物组成扣式电池测其充放电比容量和循环性能，在0.1C充放电测试时，其放电比容量达到160mAh·g-1，循环50次后放电比容量为155mAh·g-1，容量的保持率达到96.8％。

Claims (1)

1、一种复合锂离子电池正极材料，其特征在于：以LiFePO4为基体，Li3V2(PO4)3或LiVPO4F包覆在LiFePO4颗粒表面或存在于LiFePO4颗粒之间或者直接与LiFePO4形成固溶体，且LiFePO4与Li3V2(PO4)3或LiVPO4F的摩尔比值为(1～100)∶(100～1)。
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