[发明专利]一种锂二次电池正极材料氟磷酸钴锂的水热制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂二次电池高电压、高能量密度正极材料氟磷酸钴锂Li₂CoPO₄F的制备方法，尤其是涉及利用水热法制备高纯度的锂二次电池正极材料氟磷酸钴锂的方法，属于锂二次电池材料技术领域。

背景技术

锂二次电池由于具有电压高、能量密度大、循环寿命长、无记忆效应、自放电小和环境友好等优良特性而成为目前综合性能最好的电池体系之一，广泛应用于信息、光电、交通、国防军事和航空航天等众多领域，并正在成为车辆动力电池和储能电池的主角。传统正极材料LiCoO₂因资源匮乏，毒性和热稳定性较差等方面的问题，其被取代的趋势已是不可阻挡。近年来研究开发的LiFePO₄，LiMn₂O₄和LiCo_1/3Ni_1/3Mn_1/3O₂等替代材料在安全性、环境友好和成本方面都有不同程度改善，但能量密度并没有明显提高。为使动力电池获得更高的功率和能量密度，研究开发高电压正极材料成为当务之急。随着电解质及添加剂的研究进展，提高了电解液的耐氧化电位，使得高电压正极材料的实用化成为可能。

氟代磷酸盐材料结合了PO₄^3-的诱导效应和氟离子强的电负性，材料的氧化还原电位和结构稳定性均得到提高；此外，由于氟代引入了一个负电荷，考虑到电荷平衡，在氟代磷酸盐中有望通过M²⁺/M⁴⁺氧化还原对的利用实现超过一个锂的可逆交换，从而获得高的可逆比容量。因此氟代磷酸盐是一种潜在的高能量密度正极材料。其中，氟磷酸钴锂（Li₂CoPO₄F）是近年来新兴的复合聚阴离子型正极材料，具有三维框架网络结构。作为锂二次电池正极材料，Li₂CoPO₄F具有很高的电位平台（4.9V v.s. Li⁺/Li），由于含有两个Li⁺，它的理论容量能达到287mAh/g，能量密度可达到1435 Wh/kg，且具有较高的热稳定性和安全性，有望成为未来的开发热点。