[发明专利]一种锂离子电池正极材料、其制备方法及锂离子电池

说明书

本发明提供了一种锂离子电池正极材料，包括磷酸盐三元材料和附着在所述磷酸盐三元材料表面的碳颗粒；所述磷酸盐三元材料具有式(Ⅰ)所示的通式：LiFe_xMn_yV_zPO₄(Ⅰ)；其中，0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.2，0.1≤z≤0.2，x+y+z＝1。Mn和V在特定的配比下配合使用，使得正极材料有了更高的充放电电压平台和能量密度，使得锂离子电池正极材料的离子电导率更高，正极材料的电化学性能得到了明显改善。通过Fe、Mn和V在特定配比下的协同作用，使得到的锂离子电池正极材料具有较高的比容量和较优的循环稳定性，由这种锂离子电池正极材料制得的锂离子电池具有较优的电化学循环性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料技术领域，尤其涉及一种锂离子电池正极材料、其制备方法及锂离子电池。

背景技术

随着全世界石油资源的逐步枯竭和汽车尾气对环境污染的日益严重，电动车(EV)或混合电动车(HEV)以及相应动力电源得到迅速发展。目前，EV或HEV主要使用铅酸和镍氢电池作为驱动能源，但是它们使用寿命短，而且容易造成环境污染。锂离子电池是目前应用最广泛的动力电池，也是全世界科研界和产业界研究的热点。相比于铅酸电池和镍氢电池，锂离子电池具有更高的工作电压、更大的比能量、更长的循环寿命、更低的环境污染等优点，被认为是最适合作为电动车用的动力电池，具有广阔的应用前景。

聚阴离子磷酸盐类正极材料价格便宜、来源丰富、性能相对优越，是最具有前景的一种橄榄石结构的锂离子电池正极材料。LiFePO₄在充放电过程中分为两相，分别为LiFePO₄和FePO₄，在充电时，LiFePO₄中的Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，锂离子从晶格中脱出，放电过程则相反。LiFePO₄的充放电平台在3.45V左右，理论比容量为170mAh·g^-1。虽然LiFePO₄有着很多的优势，但其本身低的电子电导率和锂离子扩散系数限制了该材料进一步的发展。

LiMnPO₄具有和LiFePO₄相似的橄榄石结构。LiMnPO₄工作电压为4.1V，理论容量为170mAh·g^-1,说明LiMnPO₄材料具有潜在的高能密度优点。LiMnPO₄充电时Li⁺从正极脱出进入负极，Mn²⁺被氧化为Mn³⁺，放电过程相反。然而，LiMnPO₄的电子导电率和离子导电率较低，这严重制约了该材料的应用。

Li₃V₂(PO₄)₃同时具有高的充放电电压平台和高的比容量，在3.0～4.8V的电压范围内会出现4个充放电电压平台，为3.6V、3.7V、4.1V、4.55V，理论比容量可以达到197mAh·g^-1。但Li₃V₂(PO₄)₃的循环稳定性和大电流充放电性能较差。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种锂离子电池正极材料、其制备方法及锂离子电池，本发明提供的锂离子电池正极材料具有较高的比容量和较优的循环稳定性，由这种锂离子电池正极材料制得的锂离子电池具有较优的电化学循环性能。

本发明提供了一种锂离子电池正极材料，包括磷酸盐三元材料和附着在所述磷酸盐三元材料表面的碳；

所述磷酸盐三元材料具有式(Ⅰ)所示的通式：