[发明专利]一种可三维锂扩散的橄榄石型阳极材料及其制造方法

说明书

本发明涉及一种可三维锂扩散的橄榄石型阳极材料及其制造方法，更具体地，提供一种可三维锂扩散的橄榄石型阳极材料，其具有以下化学式1的橄榄石型晶体结构，其中，过量锂离子位于铁离子的位置上：[化学式1]Li(Li_xFe_1‑x)PO₄(所述x＝0.01至0.05)。

技术领域

本发明涉及一种可三维锂扩散的橄榄石型阳极材料及其制造方法。

背景技术

为了紧随笔记本电脑、移动无线电话、混合及电动汽车部件的轻量化及小型化趋势，具有高能量密度的锂二次电池的开发活动正活泼地开展。通常锂二次电池具有包括使用可吸附和释放锂的黑铅的阴极和使用含锂复合氧化物的阳极及有机电解液的构成。这种锂二次电池中使用的阳极材料应满足高能量密度、充放电时的优异的周期特性、对电解质的化学稳定性等条件。其中构成锂二次电池的阳极材料主要使用LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂等。但是，这种阳极材料存在价格昂贵及环境污染的问题，不易制造、热稳定性低，在高温中具有电极退化快，电传导率变低的问题。

为了解决该问题，作为阳极材料，存在一种橄榄石型(LiTMPO₄，TM＝Fe，Mn，Co，Ni)阳极物质，橄榄石型阳极物质基于其高理论能量密度，相对较低的制造成本，高热稳定性及长寿命等特性，作为重要的中大型能量储存装置用二次电池材料，备受瞩目。但是，据发现，锂离子的扩散通道为单一通道(一维通道，结晶学上的b轴方向)是其本质的局限，由此，基于电化学的特性，扩散通道上存在的阳离子位置交换缺陷会受到较大的影响。阳离子位置交换缺陷作为一种将构成橄榄石型物质的锂和过渡金属(TM)离子以1：1的比例，交换结晶学上的位置的点缺陷，根据合成过程，生成的比率范围为0.5至5％。生成的阳离子位置交换缺陷由于妨碍锂离子的移动，即使少量的缺陷也会大大地降低电极容量和输出特性。根据先行研究，据统计如果数微米大小的粒子存在约0.1％的位置交换缺陷，则橄榄石型电极材料的容量约降低一半，锂离子扩散系数约降低100至1000倍。

因此，为了克服阳离子位置交换缺陷的负面效果，开发了将橄榄石型电极材料粒子大小以数十纳米单位合成，或者以化学方式改善表面及利用掺杂合成方法，但是这种方法会产生额外的制造成本，且诱发低电极上的活性粒子密度或者表面的负面反应问题等。

与此有关的先行文献有包括韩国公开专利第10-2012-0022629号(2012年03月12日公开)中公开的锂二次电池用橄榄石型阳极材料的制造方法。

发明内容

【技术课题】

因此，本发明的目的在于，提供一种可三维锂扩散的阳极材料及其制造方法，这种方法简单且由于不发生阳离子位置交换缺陷可提高阳极材料的电化学特性。

本发明解决的技术问题不限于上述技术问题，没有提及或者其他技术问题通过以下的记载，本技术领域的技术人员能够得以理解。

【技术解决方法】

为了解决所述课题，本发明提供一种可三维锂扩散的橄榄石型阳极材料，其具有以下化学式1的橄榄石型结晶结构，

其中，过量锂离子位于铁离子的位置上。

[化学式1]

Li(Li_xFe_1-x)PO₄(所述x＝0.01至0.05)。

此外，本发明提供一种可三维锂扩散橄榄石型阳极材料的制造方法，包括以下步骤：通过搅拌锂前驱体、铁前驱体及胺化合物制造混合粉末的步骤；将所述混合粉末经一次热处理后进行制粒的步骤；将所述经制粒的混合粉末进行二次热处理的步骤。

【发明效果】