[发明专利]Li3Ni2NbO6作为正极活性材料在锂离子电池中的应用

说明书

本发明涉及一种新型正极材料Li₃Ni₂NbO₆在锂离子电池中的应用。本发明中Li₃Ni₂NbO₆作为锂离子电池正极材料用，具有非常高的放电比容量以及较好的循环可逆性。

技术领域

本发明涉及一种新型正极材料Li₃Ni₂NbO₆在锂离子电池中的应用，属于化学电源材料和锂离子电池领域。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、自放电系数小、循环寿命长、重量轻和环境友好等优点，成为电动汽车和混合动力汽车电源的有力竞争者。常见的动力锂离子正极材料有尖晶石锰酸锂，钴酸锂和磷酸铁锂等。这一类材料在充放电过程中发生的是锂的脱出和嵌入反应，受材料结构的影响，一般要求每摩尔的金属离子只能发生小于或等于一摩尔的锂离子嵌入，在很大程度上限制了这类正极材料的能量密度的提高。与嵌入式材料相比，转化型正极材料在充放电过程中没有结构上的限制,可以发生多电子转移,可实现很高的储锂容量，因此成为研究热点。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明合成了一种材料Li₃Ni₂NbO₆，并首次将其应用到锂离子电池领域，探究其在锂离子电池中的应用可能性。要解决的技术问题是提供一种放电容量高、能量密度高的锂离子正极材料。

本发明的技术方案如下：

(1)将铌盐与氢氧化钠和/或氢氧化钾(Nb:OH＝1:5)研磨，然后置于坩埚中，在400℃的高温下熔融10-24h；

(2)将步骤(1)中熔融的产品自然冷却，得到产物Nb(OH)₅，然后研磨成粉末；用去离子水洗涤，去除OH^-和K⁺；

(3)加入弱酸溶解Nb(OH)₅；弱酸与Nb(OH)₅摩尔比为5:1；

(4)按着2:1.5的化学计量比加入Ni(CH₃COO)₂和Li₂CO₃，搅拌至完全溶解，然后置于烘箱烘干；

(5)将上述产物置于马弗炉里高温煅烧10-24h，温度为800-1500℃；

(6)为了提高其导电性，将高温煅烧后的样品与导电碳进行球磨混合，得到最终产物。

步骤(1)所述含铌的化合物为Nb₂O₅、Nb(CH₃COO)₂中的一种或二种。

步骤(3)所述的弱酸为柠檬酸或草酸。

步骤(6)中导电碳为SP、KB、乙炔黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或二种以上；球磨转速500-1000r/min，球磨时间为2-12h。

本发明具有优势：

由于Li₃Ni₂NbO₆没有可供锂脱嵌的通道，所以为转化型材料。作为锂离子电池正极材料用，其初次比容量可高达230mAh/g，远远高于现有的大部分锂离子电池正极材料的比容量。

附图说明

图1为实施例1的初次充放电曲线；

图2为实施例1的CV图。

具体实施方式

实施例1