[发明专利]一种富锂固溶体硫氧化物正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种富锂固溶体硫氧化物正极材料及制备方法，所述富锂固溶体硫氧化物正极材料的化学式为aLi_2+αXS₃·(1‑a)Li_1+βT_m(1‑γ)M_γO₂，其中0＜a＜1，‑0.2≤α≤0.2，‑0.1≤β≤0.1，0≤γ≤0.1，T_m为Ni、Co、Mn中的一种或多种，M为Na、K、Rb、Cs、Sc、Nb、Bi、Fe、Mo、Ti、Al、Mg、Zn、V、Zr、Ru中的一种或多种。该材料比容量高、成本低、循环寿命长、安全性能好，不存在充放电过程中因氧析出导致的电池循环容量和电压的衰退问题。本发明还提供了一种锂硫化物材料及其制备方法。

技术领域

本发明涉及锂离子材料领域，具体来说涉及一种富锂固溶体硫氧化物正极材料及其制备方法。

背景技术

随着新能源车的不断推广和普及，提升续航里程的需求越来越迫切，成为发展新能源汽车最关键的需求之一。动力电池是新能源汽车的核心部分，其中锂离子电池在成本、能量密度方面具有明显的优势，将能够大幅度提升新能源汽车经济性和使用的便利性，锂离子电池体系中正极材料是决定性因素。为增加续航里程，必须增加搭载动力电池系统存储的能量，在不显著增加新能汽车重量和体积的前提下，必须提高动力电池的比能量和能量密度。若纯电动汽车续航里程达到400公里，动力电池系统比能量需要提升至250Wh/kg以上，单体电池比能量需提升到350Wh/kg。富锂固溶体材料作为一种新型的锂离子正极材料，近些年来受到了人们的关注，但是其还存在循环衰降快、充放电过程中析氧等问题，极大的限制了材料在锂离子电池中的应用。另外，目前富锂固溶体材料的现有合成方法也存在一定缺陷，Layered Cathode Materials Li[Ni_xLi_(1/3-2x/3)Mn_(2/3-x/3)]O₂for Lithium-IonBatteries(Electrochem.Solid-State Lett.,2001,4:A191-A194)这篇文章中采用了溶胶凝胶法合成富锂固溶体材料，其成本较高，不适于工业化大规模生产。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种比容量更高、导电性高、循环性能优良的富锂固溶体硫氧化物正极材料及富锂固溶体硫氧化物的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种富锂固溶体硫氧化物材料，其化学式为aLi_2+αXS₃·(1-a)Li_1+βT_m(1-γ)M_γO₂或通式为Li_1+x(1-a)[Mn_aT_m(1-γ)M_γO₂]S_3a。

优选的，0＜a＜1，-0.2≤α≤0.2，-0.1≤β≤0.1，0≤γ≤0.1。

优选的，T_m为Ni、Co、Mn中的一种或多种，M为Na、K、Rb、Cs、Sc、Nb、Bi、Fe、Mo、Ti、Al、Mg、Zn、V、Zr、Ru中的一种或多种。

一种富锂固溶体硫氧化物材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将过渡金属硫化物XS₂与硫化锂按照一定摩尔比混合，得到混合物A；

2)将混合物A置于惰性气氛下进行高温固相反应，冷却后研磨即得到锂硫化物Li_2+αXS₃