CN103794753B - 一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锂离子电池复合正极材料,该复合正极材料由钒氧化物与正极材料组成,钒氧化物包覆在正极材料的表面,钒氧化物为偏钒酸铵受热分解后所得,正极材料为三元材料、镍锰酸锂、锰酸锂中的一种。本发明在锂离子电池正极材料的表面上包覆一层均匀的钒氧化物,这层氧化物降低了正极材料与电解液之间的接触面积,抑制了两者由于直接接触而发生的副反应,提高了正极材料的电化学性能,同时本发明的制备方法条件简便、易控制,包覆体较均匀,且可得到电化学性能优越的复合正极材料。

Description

一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法
技术领域
本发明属于锂离子电池制造领域,涉及一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展,我国能源危机与环境污染的日益严重,动力电池的开发与研究备受关注。锂离子电池是近十年来迅猛发展起来的一种高能电池,无论从比能量和电压等技术指标,还是从环境来看,其已经成为我国新能源产业发展的一个重要方向。正极材料镍锰酸锂具有放电电压高、热稳定性好和价格较低等优点,被认为是最有潜力的正极材料。然而,正极材料的循环使用性能限制了该材料的发展,因为正极材料与电解液之间两者直接接触而发生的副反应,降低了正极材料的电化学性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种表面包覆钒氧化物的复合正极材料,以及复合正极材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种锂离子电池复合正极材料,该复合正极材料由钒氧化物与正极材料组成,钒氧化物包覆在正极材料的表面。
所述钒氧化物为偏钒酸铵受热分解所得,所述正极材料为三元材料、镍锰酸锂、锰酸锂中的一种。
一种锂离子电池复合正极材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将偏钒酸铵完全溶于去离子水中;
(2)向步骤(1)的水溶液中加入正极材料,并使其充分分散;
(3)向步骤(2)中加入有机溶剂,使偏钒酸铵析出覆在正极材料的表面;
(4)将步骤(3)所得溶液经过过滤、干燥、烧结,得到钒氧化物包覆的正极材料。
所述步骤(1)中去离子水的温度为40-90℃。
所述步骤(2)中的分散方式为超声分散、搅拌分散中的一种或两种。
所述步骤(3)中加入有机溶剂的体积为去离子水体积的0.5-20倍。
所述步骤(3)有机溶剂为甲醇、无水乙醇、丙酮中的一种或多种。
所述步骤(3)中有机溶剂在10h以内加完。
所述步骤(4)烧结过程中的烧结温度为300-1000℃,烧结时间为1-10h。
偏钒酸铵是白色的结晶性粉末,微溶于冷水,溶于热水及稀氨水。
本发明的有益效果:本发明在锂离子电池正极材料的表面上包覆一层均匀的钒氧化物,这层氧化物降低了正极材料与电解液之间的接触面积,抑制了两者由于直接接触而发生的副反应,提高了正极材料的电化学性能,同时本发明的制备方法条件简便、易控制,包覆体较均匀,且可得到循环性能优越的复合正极材料。
附图说明
图1为本发明合成复合材料与纯相镍锰酸锂材料在室温下进行100次循环充放电测试的循环性能图。
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详细描述。
实施例1
(1)将0.2g偏钒酸铵完全溶于90℃下体积为25ml去离子水中;
(2)向步骤(1)的去离子水溶液中加入正极材料10g镍锰酸锂,利用超声分散,使其充分分散;
(3)向步骤(2)中的镍锰酸锂溶液中,加入2倍于去离子水体积的无水乙醇,促使偏钒酸铵析出并包覆在镍锰酸锂的表面;
(4)将步骤(3)中的溶液经过滤、干燥、在500℃温度下烧结5小时,得到钒氧化物包覆的镍锰酸锂正极材料。
实施例2
(1)将0.2g偏钒酸铵完全溶于40℃下体积为25ml去离子水中;
(2)向步骤(1)的去离子水溶液中加入10g正极材料镍锰酸锂,利用搅拌分散,使其充分分散;
(3)向步骤(2)中的镍锰酸锂溶液中,加入0.5倍于去离子水体积的丙酮,促使偏钒酸铵析出并包覆在镍锰酸锂的表面;
(4)将步骤(3)中的溶液经过滤、干燥、在1000℃温度下烧结1小时,得到钒氧化物包覆的镍锰酸锂正极材料。
实施例3
(1)将0.2g偏钒酸铵完全溶于60℃下体积为25ml去离子水中;
(2)向步骤(1)的去离子水溶液中加入10g三元材料,利用超声分散,使其充分分散;
(3)向步骤(2)中的三元材料的溶液中,加入20倍于去离子水体积的甲醇,促使偏钒酸铵析出并包覆在三元材料的表面;
(4)将步骤(3)中的溶液经过滤、干燥、在300℃温度下烧结10小时,得到钒氧化物包覆的三元材料。
图1为本发明合成的复合材正极料与纯相镍锰酸锂材料在室温下进行100次循环充放电测试的循环性能图。图1中,由于本发明在锂离子电池正极材料的表面上包覆一层均匀的钒氧化物,这层氧化物降低了正极材料与电解液之间的接触面积,抑制了两者由于直接接触而发生的副反应,提高了正极材料的电化学性能,包覆体较均匀,得到循环性能优越的复合正极材料。同时本发明的制备方法条件简便、易控制。
以上所述的本发明实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种锂离子电池复合正极材料,其特征在于,该复合正极材料由钒氧化物与正极材料组成,钒氧化物包覆在正极材料的表面,所述钒氧化物为偏钒酸铵受热分解后所得,所述正极材料为三元材料、镍锰酸锂、锰酸锂中的一种;
上述锂离子电池复合正极材料采用如下方法制备而成:包括以下步骤:
(1)将偏钒酸铵完全溶于去离子水中;
(2)向步骤(1)的水溶液中加入正极材料,并使其充分分散;
(3)向步骤(2)中加入有机溶剂,使偏钒酸铵析出覆在正极材料的表面;
(4)将步骤(3)所得溶液经过过滤、干燥、烧结,得到钒氧化物包覆的正极材料。
2.根据权利要求1所述锂离子电池复合正极材料,其特征在于,所述步骤(1)中去离子水的温度为40-90℃。
3.根据权利要求1所述锂离子电池复合正极材料,其特征在于,所述步骤(2)中的分散方式为超声分散、搅拌分散中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述锂离子电池复合正极材料,其特征在于,所述步骤(3)中加入有机溶剂的体积为去离子水体积的0.5-20倍。
5.根据权利要求1所述锂离子电池复合正极材料,其特征在于,所述步骤(3)有机溶剂为甲醇、无水乙醇、丙酮中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述锂离子电池复合正极材料,其特征在于,所述步骤(3)中有机溶剂在10h以内加完。
7.根据权利要求1所述锂离子电池复合正极材料,其特征在于,所述步骤(4)烧结过程中的烧结温度为300-1000℃,烧结时间为1-10h。
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