[发明专利]一种锂电池氟化锂-三氧化二钴阴极材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种锂电池氟化锂‑三氧化二钴阴极材料及制备方法，包括氟化锂和三氧化二钴，所述的氟化锂和三氧化二钴摩尔比为1:1‑5:1，通过将氟化锂与三氧化二钴材料研磨按比例混合后压片制成脉冲激光沉积所用的靶，激光器产生的脉冲激光波经透镜聚焦后入射至所述靶上，在氩气气氛中沉积得到氟化锂‑三氧化二钴纳米复合物薄膜。该薄膜制成的电极具有良好的充放电循环可逆性，首次比容量为200‑300mAh/g，可逆比容量为250mAh/g，电极经50次循环后容量仍有200mAh/g。本发明的阴极材料化学稳定性好、比容量高、制备方法简单，适用于锂离子电池。

技术领域

本发明属于电化学中锂电池技术领域，涉及用于锂离子电池的阴极材料，尤其为一种锂电池氟化锂-三氧化二钴阴极材料及制备方法。

背景技术

锂离子电池是笔记本电脑、照相机、手机以及其它通讯器材的重要电源，而且有可能作为绿色能源用于汽车和其它交通工具。目前市售的锂离子电池主要由碳基阳极材料、有机液体电解质和含锂的过渡金属氧化物阴极材料所组成。为了进一步提高锂离子电池的性能，人们正在研究、寻找比目前使用的电极材料性能更好的新型材料。此外，随着微电子器件的小型化，迫切要求开发与此相匹配的锂离子电池，例如薄膜锂离子电池等。

发明内容

本发明针对现有技术提供性能良好的锂离子电池的阴极材料及其制备方法，本发明所提供的用于锂离子电池的阴极材料是一种氟化锂-三氧化二钴纳米复合物(LiF-Co₂O₃)材料，此类材料具有良好的电化学性能，可作为高性能锂离子电池的阴极材料。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种锂电池氟化锂-三氧化二钴阴极材料，包括氟化锂和三氧化二钴，通过氟化锂与三氧化二钴材料研磨混合，利用脉冲激光沉积得到氟化锂-三氧化二钴复合物薄膜材料，所述的氟化锂和三氧化二钴摩尔比为1:1～5:1。

优选的，所述的氟化锂和三氧化二钴摩尔比为3:1。

本发明所提供的用于锂离子电池阴极材料的氟化锂-三氧化二钴纳米复合物材料为薄膜形式，其薄膜材料的厚度为0.1-2μm。

本发明所提供的氟化锂-三氧化二钴纳米复合物材料薄膜可直接制成锂离子电池薄膜电极。

本发明还提供了所述纳米氟化锂-三氧化二钴阴极材料复合物的制备方法，具体通过以下步骤完成：将氟化锂与三氧化二钴材料研磨按比例混合后压片制成脉冲激光沉积所用的靶，激光器产生的脉冲激光波经透镜聚焦后入射至所述靶上，基片和靶的距离为40-60mm，在氩气气氛中沉积得到氟化锂-三氧化二钴纳米复合物薄膜。

进一步，所述的基片采用不锈钢片、铂片或镀金单晶硅片。

进一步，所述的基片温度为200-300℃，优选的，所述的基片温度为200℃。

进一步，所述的基片和靶的距离为50mm。

进一步，所述的激光器产生的脉冲激光波为波长248nm。

进一步，薄膜的沉积时间由薄膜厚度要求确定，一般为0.2-1小时。薄膜厚度可由扫描电镜测定，薄膜的重量根据电子天平称量前后基片重量差得到。

本发明中氟化锂-三氧化二钴纳米复合物材料薄膜的晶体结构由电子透射显微镜确定。

所述氟化锂-三氧化二钴阴极材料在制备锂电池中的应用也在本发明的保护范围内。

本发明的有益效果：