[发明专利]一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，具体涉及一种锂离子电池复合正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，橄榄石结构的化合物LiMPO₄(M＝Fe、Mn、Ni和Co等)由于具有理论容量高、可逆性好、热稳定性及安全性好等优点，成为锂离子电池正极材料领域的研究热点。在这些化合物中，LiCoPO₄被认为是一种非常有前景的5V级高电压正极材料，因其具有高的比能量密度(～800Wh·kg^-1)，高的工作电压(～4.8V vs.Li/Li⁺)，高的理论比容量(167mAh·g^-1)。然而，LiCoPO₄具有很低的电子导电率和锂离子扩散速率，使得其电化学性能较差。

当前对LiCoPO₄改性研究的重点集中在提高其电子电导率和锂离子扩散速率两个方面，主要途径有表面包覆电子导体(如导电碳、导电金属)，离子体相掺杂改性(镁离子、锰离子、镍离子、铁离子、钒离子、钇离子等)，或者细化颗粒。尽管这些方法使得LiCoPO₄的电化学性能有所改善，但若要商业化还需要更有效的改性方法。

Li₃V₂(PO₄)₃是磷酸盐体系正极材料中的又一重要成员。由于其具有安全性能好、成本低廉、结构稳定、电化学性能较好等特点，近年来引起研究者的广泛关注。Li₃V₂(PO₄)₃的理论比容量高(～197mAh·g^-1)，且锂离子扩散速率大，倍率性能好，因为其具有特殊的三维离子通道，锂离子能很快地在晶体中嵌入和脱出。尽管Li₃V₂(PO₄)₃具有较好倍率性能及较高的理论比容量，但是其平均工作电压相对较低，其具有三个工作电压平台(～3.55V、3.6V和4.0V)，平均工作电压仅为～3.8V(vs.Li/Li⁺)，这就限制了其能量密度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种提高LiCoPO₄导电性及容量的同时能提高Li₃V₂(PO₄)₃工作电压、能量密度的锂离子电池复合正极材料。

具体的，本发明提供如下技术方案：

本发明的锂离子电池复合正极材料，结构式为xLiCoPO₄·yLi₃V₂(PO₄)₃，所述x和y满足x:y＝50:1～1:10。

优选的，所述x和y满足x:y＝20:1～1:2。

进一步的，所述的锂离子电池复合正极材料中添加有导电材料。

优选的，所述的导电材料为导电碳。