一种锂电池正极材料及其制备方法和一种锂电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种锂电池正极材料及其制备方法和一种锂电池。该锂电池正极材料具有如下通式：Li1+xFe1?xPO4,其中0.02≤X＜0.12。该锂电池正极材料的制备方法，采用磷酸铁、锂化合物和球磨助剂为原料，采用了干法混合的生产工艺，不需要经过干燥过程，能降低制造成本和生产能耗，与现有技术相比可有效节能。采用具有非化学计量比的锂电池正极材料的锂电池，具有极佳的电化学可逆性。
【专利说明】
一种锂电池正极材料及其制备方法和一种锂电池
技术领域
[0001]本发明涉及电化学技术领域，具体涉及一种具锂电池正极材料及其制备方法和一种锂电池。
【背景技术】
[0002]已知碱金属族离子化合物的橄榄石结构，由于受结构上的限制，整体的离子扩散与电子传导率不佳，为了改善这些不良的传导率的问题，通常的作法会采取将材料微小化或掺杂其它金属原子使分子能阶降低。由于这些方法的条件不易控制，故制造成本相当高。目前，工业上制造此类化合物均采用湿法，必须经过干燥后才能进行烧结，大大增加了能耗。
【发明内容】
[0003]为了降低制造成本和生产能耗，本发明提出一种锂电池正极材料及其制备方法和一种锂电池。该锂电池正极材料具有非化学计量比，适于用作电极活性物质，特别适于用作锂电池的正极活性物质。
[0004]为实现上述发明目的，本发明所采有的技术方案如下:
一种锂电池正极材料，其特征在于:所述锂电池正极材料具有如下通式:LimFe1-XPO4，其中 0.02 彡 Χ<0.12。
[0005]作为优选方案之一，所述锂电池正极材料具有通式:LiLo5FetL95PO^
[0006]作为优选方案之一，所述锂电池正极材料具有通式:Lh.0sFeo^PO^
[0007]上述锂电池正极材料的制备方法，步骤如下:
A、按照摩尔比例称取磷酸铁、锂化合物和球磨助剂，采用干法球磨制得反应前驱体；
B、将该反应前驱体于惰性气体存在的情况下，在500-900°C温度条件下恒温锻烧5-30小时，制得具有通式Li1+xFe1-xP04，其中0.02彡X<0.12的具有非化学计量比的锂电池正极材料。
[0008]一种锂电池，其特征在于:所述锂电池的正极材料具有如下通式:Li1+xFe1-xP04，其中 0.02 彡 Χ<0.12。
[0009]有益效果:
综上所述，在本发明具有如下优点:
1、本发明的材料具有通式LiuxFe1-ΧΡ04，其中0.02彡Χ<0.12，是一种具有阳离子空位的材料:这种晶体内的空位，扩大了锂离子的扩散路径，扩散速率增大，晶体表面与浓度梯度较小，中心部位的锂离子也更易扩散，因此，本发明的非化学计量比贮能材料具有更高的比容量和倍率性能；
2、当对非化学计量比贮能材料施加电压时，中心金属将会发生氧化反应而使得主体分子形成电中性。为了平衡整体分子价数平衡，当迫使外围的锂离子脱出时，即会产生电子。同样地，在惰性气体环境中，中心金属为了维持结构上的稳定平衡分子价数，中心金属会进行还原反应并释出电流。非化学计量比贮能材料中的碳粉粒子，可增加非化学计量比贮能材料的电化学上可逆性的发生速率；
3、该制备方法采用了干法混合的生产工艺，不需要经过干燥过程，故比现有技术在工业生产中可有效节能。
[0010]采用具有非化学计量比的锂电池正极材料的锂电池，具有极佳的电化学可逆性。
【具体实施方式】
[0011]下面对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明；需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会谈化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0012]一种锂电池正极材料，其特征在于:所述具有非化学计量比的锂电池正极材料具有如下通式:Li1+xFel—XP04，其中 0.02 彡 Χ<0.12。
作为优选方案之一，所述锂电池正极材料具有通式:Li1.Q5Fe0.95P04。
[0013]作为优选方案之一，所述具有非化学计量比的锂电池正极材料具有通式:
Li1.08Fe0.92P04o
[0014]上述锂电池正极材料的制备方法，步骤如下:A、按照摩尔比例称取磷酸铁、锂化合物和球磨助剂，采用干法球磨制得反应前驱体;B、将该反应前驱体于惰性气体存在的情况下，在500-900°C温度条件下恒温锻烧5-30小时，制得具有通式Li1+xFel—xP(k，其中0.02^ΞΧ<0.12的具有非化学计量比的锂电池正极材料。
[0015]一种锂电池，其特征在于:所述锂电池的正极材料具有如下通式:Lii+xFel-xP04，其中 0.02 彡 Χ<0.12。
[0016]在热处理阶段中，反应前驱体依序通过表面扩散、体扩散作用形成橄榄石结晶结构。当对非化学计量比贮能材料施加电压时，中心金属将会发生氧化反应而使得主体分子形成电中性。为了平衡整体分子价数平衡，当迫使外围的锂离子脱出时，即会产生电子。同样地，在惰性气体环境中，中心金属为了维持结构上的稳定平衡分子价数，中心金属会进行还原反应并释出电流。非化学计量比贮能材料中的碳粉粒子，可增加非化学计量比贮能材料的电化学上可逆性的发生速率。
[0017]下面对本发明的方案时行举例说明。
[0018]实施例1:
将10kg磷酸铁与24.5kg磷酸锂、8kg淀粉置于球磨罐中，干法研磨8小时，进行彻底地研磨与分散，接着，将前驱物置于氧化铝坩祸中，放入惰性气氛炉中，使炉子以200C/分钟的速率升温至700°C，热处理24小时，制得以磷酸铁锂为基质的锂电池正极材料，其通式为LiLo5FetL95PO4,粒度为D5Q = 2ym，比表面积为13.lm2/g，材料的首次混粉放电容量可达到约140mAh/go
[0019]实施例2:
将10kg磷酸铁与25kg磷酸锂、8kg葡萄糖置于球磨罐中，干法研磨8小时进行彻底地研磨与分散，接着，将前驱物置于氧化铝坩祸中，放入惰性气氛炉中，使炉子以20°C/分钟的速率升温至700°C，热处理24小时，制得以磷酸铁锂为基质的锂电池正极材料，其通式为Li1.08Fe0.92P04，粒度为D5q = 1.8μπι，比表面积为13.5m2/g，材料的首次混粉放电容量可达到约141mAh/g0
[0020]实施例3:
将实施例1制造的锂电池正极材料与碳黑及聚偏二氟乙烯(PVDF)，以93:3:4的重量比例混合于NMP溶剂中，接着，将混合物涂布于铝箔上，经120°C烘干后制成正极试片;使正极试片结合MCMB负极材料组成26650型电化学可逆式电池，将温度维持在室温，结果显示，材料的首次混粉放电容量可达到约140mAh/g，倍率性能较好，IC放量容量/0.2C放电容量约为96%。
[0021]综上所述，本发明的非化学计量比贮能材料及其制法优于现在技术，本发明的锂电池正极材料具有极佳的电化学可逆性。
[0022]尽管上面对本发明说明性的【具体实施方式】进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于【具体实施方式】的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
【主权项】
1.一种锂电池正极材料，其特征在于:所述锂电池正极材料具有如下通式:Li1+xFe1-xP04，其中 0.02 彡 Χ<0.12。2.根据权利要求1所述的一种锂电池正极材料，其特征在于:所述锂电池正极材料具有通式:Li1.0sFe0.95ΡΟ4 或 Li1.0sFe0.92Ρ04。3.根据权利要求1所述的一种锂电池正极材料的制备方法，步骤如下: Α、按照摩尔比例称取磷酸铁、锂化合物和球磨助剂，采用干法球磨制得反应前驱体； B、将该反应前驱体于惰性气体存在的情况下，在500-900°C温度条件下恒温锻烧5-30小时，制得具有通式Lii+xFe1-xP04，其中0.02彡X<0.12的具有非化学计量比的锂电池正极材料。4.一种锂电池，其特征在于:所述锂电池的正极材料具有如下通式:Li1+xFe1-xP04，其中.0.02 ≤Χ<0.12.
【文档编号】H01M10/0525GK106099101SQ201610481011
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】谭平
【申请人】房县久澳化工有限公司