[发明专利]一种锂离子电池正极材料LiCoBO3的制备方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池正极材料LiCoBO3的制备方法，包括如下步骤：将氢氧化锂、碳酸锂、氧化钴或碳酸钴分散在无水乙醇中混合后球磨，干燥后在惰性气氛下450～600℃烧结1～4小时，再随炉冷却得前驱体(I)；然后将前驱体(I)和硼酸分散在无水乙醇中混合后球磨，干燥后在惰性气氛下180～350℃烧结1～4小时烧结，得前驱体(II)；将前驱体(II)在惰性气氛下450～700℃烧结2～10小时，冷却得到产品。还可在制备过程中进行碳掺杂和Li2O‑2B2O3掺杂。本发明降低了反应温度，明显缩短了反应时间，从而显著降低了生产成本，节约了能源，同时本发明所得产品的放电比容量、循环稳定性均明显提高。

技术领域

本发明属于锂离子电池正极材料技术领域，特别涉及一种制备LiCoBO3正极材料的方法。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量高、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等优点，可用于移动电话、笔记本电脑、电动车、太阳能和风能的储存和智能电网的建设等。从电极材料的发展来看，正极材料的发展落后于负极材料，而正极材料对于提高锂离子电池的工作电压、比能量、循环寿命等电化学性能至关重要。因而锂离子电池正极材料是锂离子电池发展的关键。聚阴离子型材料具有结构稳定、安全性高、可通过改变聚阴离子或过渡金属来改变工作电压的优点，已成为新一代锂离子电池正极材料。

与SO42-、PO43-或SiO44-等聚阴离子相比，BO33-的优点是摩尔质量小(58.8g·mol-1)。因此， LiMBO3(M＝Mn,Fe,Co)可能具有更高的比容量，例如LiFeBO3、LiMnBO3、LiCoBO3的理论比容量分别为220、222、215mAh·g-1，比LiFePO4约高出50mAh·g-1。这表明LiMBO3有可能发展成为高比容量的锂离子电池新型正极材料。再加上其热稳定性和安全性能方面的优势，在锂离子动力电池中具有巨大的应用前景。在目前报道的铁、锰、钴三种硼酸盐正极材料中，第一性原理计算表明，铁、锰、钴三种硼酸盐正极材料的放电电压依次为3.03，3.67和4.09V。与LiFeBO3、LiMnBO3相比，LiCoBO3具有更高的理论能量密度。此外，我国是一个硼资源大国，已探明储量占世界硼矿储量的16％。因此，鉴于放电电压、理论能量密度的综合因素， LiCoBO3正极材料的研究与开发对我国硼资源的利用与国民经济建设具有积极意义。