[发明专利]一种氟磷硅酸钒锂正极材料及其制备方法

说明书

一种氟磷硅酸钒锂正极材料及其制备方法，其分子式为：LiVP_1‑xSi_xO₄F，0x1，制备方法，包括以下步骤：一、将钒源、硅源、磷源和碳源以无水乙醇、去离子水或两者任意比例的混合物为分散剂，在球磨机中球磨、分散、混合；二、将球磨后的混合物惰性气氛下于烧结；三、将烧结后的产物，与锂源、氟源、碳源、氟源，混合、球磨、分散；四、将混合物烘干，研磨、压片，在惰性气氛下烧结，制得目标产物LiVP_1‑xSi_xO₄F；本发明通过简单固相烧结法制备的氟磷硅酸钒锂LiVP_1‑xSi_xO₄F(0x1)同时兼具结构稳定、安全性好、比容量大、电位平台高、极化小、充放电速率快和循环稳定等显著优势，是一种易于规模化生产、极具市场前景的高性能锂电池新型正极活性材料。

技术领域

本发明涉及锂电池正极材料及其制造技术领域，特别涉及一种氟磷硅酸钒锂正极材料及其制备方法。

背景技术

面对全球日益严峻的能源危机和日渐恶化的环境污染，可充锂电池在高效环保能源存储领域展示出巨大的技术优势和广阔的应用市场。相比其它电能存储装置，可充锂电池兼具能量密度高、充放电速度快、循环寿命长、能量转换效率高、安全性好、使用温度范围宽、自放电率低和价格便宜等优点，在便携式电子设备、电动工具、电动交通(含电动汽车和电动自行车)、医疗健康、航天航空、军事国防、智能电网和电站储能等领域获得了广泛应用，对于节约和高效使用能源以及促进环境保护具有重要的战略意义。

可充锂电池主要由正极、负极、隔膜、电解质和外壳等部分组成。其中，正极作为锂离子的来源和载体，对电池的整体性能和价格成本起着决定性作用。目前常见的正极材料主要有：层状氧化物LiMO₂(M为过渡金属)及其二元、三元、多元、富锂氧化物如LiCoO₂、LiNi_0.5Mn_0.5O₂、LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂、LiNi_1/3Co_1/3Al_1/3O₂、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂、xLi₂MnO₃-yLiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂、等，尖晶石氧化物LiMn₂O₄及其高压衍生物LiNi_0.5Mn_1.5O₄，和一系列聚阴离子正极材料如LiFePO₄、LiMnPO₄、Li₂MnSiO₄、Li₃V₂(PO₄)₃、LiVPO₄F、LiFeSO₄F、等。各类材料在安全性、导电性、比容量、电位平台、充放速率、循环寿命、使用工况和经济性等方面，均有其各自特点，但是目前尚缺乏一种材料同时兼具这些优良性能。为此，研究人员普遍通过开发新材料体系和改性现有材料相结合的方法，以获得综合性能优良的锂电池正极材料。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种氟磷硅酸钒锂正极材料及其制备方法，基于磷酸盐、硅酸盐和氟元素制备氟磷硅酸钒锂LiVP_1-xSi_xO₄F(0x1)，该材料体系用作锂电池正极活性材料时，具有结构稳定、安全性好、比容量大、电位平台高、极化小、充放电速率快和循环稳定等特点和优势，且制备方法简单、易于大规模生产，展示出巨大的应用前景。