[发明专利]锂离子电池正极材料金属银掺杂覆碳磷酸铁锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源领域，更具体涉及一种锂离子电池正极材料金属银掺杂 覆碳磷酸铁锂的制备方法。所制备的金属银掺杂覆碳磷酸铁锂正极材料可用于制 造各种类型的锂离子电池，特别是锂离子动力电池。

背景技术

发展电动汽车首选电池为锂离子电池。因为，锂离子电池是新一代的绿色、 高能电池，具有工作电压高、能量密度高、电化学循环性能好、自放电小、无记 忆效应、实际工作温度范围广等诸多优良特点。锂离子电池实现商品化生产以来， 就广泛应用于各种电动工具、移动电话、个人电脑、数码设备、电子仪表、军用 便携式装备等。进入21世纪的最近10年来，锂离子电池行业快速发展，锂离子 电池的产量也快速增长，应用领域也不断扩大，已成为对国民经济和日常生活具 有重要意义的高新技术产品。然而，到目前为止，锂离子电池还是以低容量、低 功率电池为主，高容量、大功率、大电流放电的锂离子动力电池尚未真正实现大 规模工业化生产，加之现有锂离子电池生产技术成本高、原材料价格高以及材料 的安全性能差等综合原因的影响，使得锂离子电池在大容量UPS、大中型储能电 池、大中型电动工具、电动自行车车、电动汽车等方面还未得到广泛应用。其中 重要原因之一就是锂离子电池正极活性材料的合成技术成本、原材料成本及材料 本身的安全性能等都未取得实质性的突破。

正极活性材料是锂离子电池的重要组成部分。到目前为止研究最为详细、最 为广泛的正极材料是LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及其多元复合氧化物等。其中 LiCoO₂是唯一实现大规模工业化生产的正极材料。目前商品锂离子电池主要是 以LiCoO₂为正极材料而生产出来的。虽然LiCoO₂具有较为优良的电化学性能， 但是由于其合成的原材料价格高、生产技术成本高，因此其价格十分昂贵；而且， LiCoO₂的还存在容量较低(实际比容量约为120mAh/g)、毒性较大、安全性能差 的等一系列问题。LiMn₂O₄活性材料的原料及生产成本较低、安全性能较好，但 其电化学循环性能、高温循环性能差，由LiMn₂O₄生产的锂离子电池的储存性能 差、循环寿命短。由于这些因素的影响，虽然锂离子电池具有众多的优良性能， 但由于价格及安全性能等因素的影响，锂离子动力电池的研究及产业化进展缓慢。 而高容量、高功率的锂离子电池的生产，其正极材料的成本、高温性能、安全性 十分重要。LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及多金属氧化物正极材料完全不能满足大 容量、高功率的锂离子电池的生产的要求。因此，研究开发适用于大容量、高功 率、大电流放电性能好、安全性能高的锂离子动力电池的新型正极材料成为相关 研究的热点。

橄榄石型LiFePO₄具备上述锂离子动力电池的新型正极材料所要求的优点。 LiFePO₄正极材料的合成原料来源十分丰富，而且LiFePO₄的结构稳定、电化学 循环性能好、理论比容量高(为170mAh/g)、放电电压适中(3.25～3.45V)、放电电 压极平稳、安全性能高(PO₄^3-很难分解析出氧气)，高温性能、热稳定性明显优于 现有其它所有正极材料。此外，LiFePO₄储存性能好、无毒、无污染，是真正的 环境友好电源正极材料。与LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄及其衍生物正极材料相比， LiFePO₄正极材料在合成成本、电化学性能、安全性方面具有突出的优势，可望 成为中高容量、中高功率锂离子电池首选的正极材料。LiFePO₄正极材料的产业 化和普及应用对降低锂离子电池生产成本，提高电池安全性，扩大锂离子电池产 业特别是大功率锂离子动力电池产业，促进锂离子电池大型化、高功率化具有十 分重大的意义，将使锂离子电池在中大容量UPS、中大型储能电池、电动工具、 电动汽车中的广泛应用成为现实。