[发明专利]一种LiVOPO4/LiMPO4/C核壳结构复合材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种LiVOPO₄/LiMPO₄/C核壳结构复合材料及制备方法，即首先在正极材料LiVOPO₄表面包覆LiMPO₄，然后再包覆C层，形成LiVOPO₄/LiMPO₄/C核壳结构复合材料。制备方法：通过质量分数71~93%的LiVOPO₄前驱体、5%~20%LiMPO₄前驱体在400~700℃下焙烧1~10h，可得到一定量LiMPO₄包覆的LiVOPO4材料，再加入2%~9%碳源，在500~800℃氩气保护气氛下烧结2~10h即可制得LiVOPO₄/LiMPO₄/C核壳结构的复合锂电材料。本发明经过在LiVOPO₄表面包覆LiMPO₄、C层，形成核壳结构的复合材料，一方面可以有效降低电荷转移阻抗，另一方面可以减少电解质溶液与电极材料的直接接触，避免电解质溶液与电极材料之间副反应的产生，从而显著提高材料的倍率性能和循环性能。本发明产品可以用在作为便携式电子设备、电动汽车中使用的锂离子二次电池正极材料。

技术领域

本发明属于电极材料制备技术领域，涉及一种LiVOPO₄/LiMPO₄/C核壳结构复合材料及制备方法。

背景技术

LiVOPO₄的理论容量达到159mAh/g，结构稳定，放电电压与其它正极活性物质相当（相对于金属锂为3.8-3.9V），容量可以得到充分利用。同时，钒的资源非常丰富，我国钒的产量排名世界第三，而且钒的价格也比钴低得多，从材料成本来考虑，在我国研究和开发Li-V 系正极材料比LiCoO₂正极材料更具有实际意义。LiVOPO₄的这些优点使其成为LiCoO2的一个潜在替代者。

文献研究表明，LiVOPO₄作为正极材料应用于锂离子电池的最大瓶颈是LiVOPO₄的电子导电率低以及锂离子在其中扩散系数慢，导致其循环性能不理想。按传统技术一样单纯地将LiVOPO₄与导电助剂混合，难以解决此问题，虽然专利CN103346320A提出了LiFePO₄包覆改性，但是LiFePO₄本身电子导电率非常低，离子扩散系数低，因此改善较小，并且采用机械混合，材料融合效果差，效果甚微。

迄今为止，并未发现通过制备LiVOPO₄/LiMPO₄/C核壳结构复合材料来改善LiVOPO₄的倍率低温性能和循环寿命的研究报道。

发明内容

本发明的目的在于针对LiVOPO₄电子导电率低以及锂离子在其中扩散系数慢，导致其循环性能和倍率性能不理想的问题，提供一种利用LiVOPO4前驱体、LiMPO₄前驱体、碳源制得LiVOPO₄/LiMPO₄/C核壳结构复合材料，首先在正极材料LiVOPO₄表面包覆LiMPO₄，然后再包覆C层，形成LiVOPO₄/LiMPO₄/C核壳结构复合材料。

本发明的另一目的在于提供上述LiVOPO₄/LiMPO₄/C核壳结构复合材料的制备方法。

本发明技术方案如下：