[发明专利]一种Li2

说明书

本发明提供了一种Li₂O‑V₂O₅‑Fe₂O₃非晶态锂离子电池正极材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料生产技术领域。本发明的合成方法：将合适的锂源、钒源、铁源研磨均匀充分混合，再高温熔融并保温使体系均匀混合，最终进行急冷得到非晶态材料。本发明的Li₂O‑V₂O₅‑Fe₂O₃非晶态锂离子电池正极材料，通过控制组分浓度及合成条件使Li‑V‑Fe‑O形成短程有序长程无序网络结构，其各向同性特征促进锂离子迁移，使锂离子不受晶体材料中晶格的约束，可以更多的嵌入网络结构，且双变价金属进一步对容量作出贡献，使该正极材料具有良好的电化学性能。此外，非晶态正极材料较传统的锂离子电池正极材料，其合成工艺简便、制备过程绿色环保、反应条件易控、原料成本低廉，利于工业化推广应用。

技术领域

本发明涉及一种非晶态锂离子电池正极材料及其制备方法，属于锂离子电池正极材料生产技术领域。

背景技术

锂离子电池由于其能量密度高、循环寿命好、输出功率高等特点，被研究者广泛的关注并研究。目前，锂离子电池正在往低成本、高性能、无污染等方向发展，而正极材料与此有着密切的联系。现在主流的正极材料有LiCoO₂材料、LiFePO₄材料、NCM三元材料，其中LiCoO₂材料Co的价格较为昂贵，具有毒性，很大程度上限制了其大规模应用。LiFePO₄材料电子电导率较低，大电流密度下的充放电性能较差。NCM三元材料在合成制备上流程较为复杂，造成制备过程的控制因素较多且控制困难，原料的成本较高（如钴、镍等），最终电极材料成本高。

相较于传统的LiNiO₂、LiCoO₂、LiMnO₂、LiFePO₄以及三元材料，非晶态锂离子电池正极材料是锂离子电池正极材料的新领域，近年开始有少量报道出现。中国专利CN102867949A公开了一种在钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂或磷酸亚铁锂正极材料上包覆玻璃态(Li_xB_ySi_zO_{(0.5x+1.5y+2z)})的制备方法，该方法只研究了正极材料表面包覆的非晶态物质，而未进一步将非晶态作为锂离子电池正极材料的活性物质；专利CN1225518A中公开了具有非晶相且含有从钴、镍、锰和铁中选择的一种或多种元素的材料组成的活性材料，但活性材料作为锂离子电池正极的电化学性能未公开，且该技术并与Li-V-O为基础的非晶态正极材料无关。

在Li₂O-V₂O₅-Fe₂O₃非晶态正极材料中，其合成工艺简便，制备过程绿色环保，且金属钒储量丰富，价格低廉，电化学性质活泼。该正极材料长程无序短程有序的网络结构，在各个方向上利于锂离子的脱嵌使其容量不受晶态材料的理论容量约束，且双变价金属进一步对容量作出贡献，使该正极材料容量、循环及倍率性能具有独特优势，因此有利于工业上的推广应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种非晶态锂离子电池正极材料及其制备方法，该方法合成工艺简单、易于操作、成本低廉，并通过合适的组分调节、工艺参数调节得到结构较为牢固、电导率较好的非晶态锂离子电池正极材料，拓宽了非晶态材料的应用。