[发明专利]C及锂钒氧化物导电层共包覆磷酸锰铁锂正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源材料及其制备技术领域，特别涉及C和锂钒氧化物共包覆的LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)锂离子电池正极材料及制备方法。

背景技术

当今世界性的能源和环境危机日益严重，致使各国争相寻找新能源和开发新的交通工具，人们对可移动电源的需求愈来愈强烈，特别是对电动交通工具的要求不断提高，安全耐用、价廉质高、环境友好的化学电源技术已经成为一个国家能源安全的重要组成部分。锂离子电池正是为适应这种需求趋势而诞生的时代产物。在锂离子电池正极材料中，LiMnPO4材料的可逆电极电势为4.1Vvs.Li/Li+，高出磷酸铁锂0.7V，使其能量密度相对于LiFePO4可提高~20%。具有原料来源广泛、价格低廉、环境性能好、结构稳定、理论容量高、安全性能好等优点，受到产学界的广泛关注，具有广阔的应用前景。

但是，LiMnPO4正极材料的室温电子电导率低和锂离子扩散速率比较慢，使其电化学性能不是非常理想。目前，人们通常采用纳米化、体相掺杂以及表面C包覆等措施，以提高其电化学性能。虽然这些措施取得了一定的效果，但也还是存在缺陷。比如，纳米化只是缩短了Li+的扩散路程，材料的电导率仍然很低；体相掺杂Fe元素使材料产生晶格缺陷，提高了Li+晶体内部扩散速率，但颗粒之间的界面扩散速率并没有得到改善；表面C包覆可较大程度提高材料的电子电导率，但对于改善锂离子扩散速率帮助不大。

为了改善LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)的充放电性能，本发明采用了C和具有一定导电性的锂-过渡金属氧化物包覆新思路，对LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)进行了C和LVO共包覆，研究包覆改性对LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)电化学性能的影响，并总结出制备高性能LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)正极材料的较优工艺和适宜的添加剂及其添加量，获得了具有优良电化学性能的锂离子电池正极材料，为开发其在电动车的应用，奠定了良好的基础。

发明内容

本发明对锂离子电池正极材料LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)进行C和LVO共包覆。引入LVO的包覆弥补了C包覆层离子导电性不佳的缺陷，使得LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)材料的表面电子电导率及离子电导率得到了很大的改善，与单纯C包覆相比，大大改善了Li+在LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)颗粒之间的界面传导性能，此外还阻止了LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)颗粒与电解液的直接接触，降低了LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)被电解液的腐蚀，提高了电池的循环特性。

本发明的目的在于提供一种C和锂钒氧化物共包覆的锂离子电池正极材料LiMn_1-xFe_xPO₄(0≤x＜0.2)及制备方法。

本发明的技术如下：

本发明的第一方面，提供了一种C和锂钒氧化物共包覆的磷酸锰铁锂复合材料，所述复合材料包括C及锂钒氧化物共包覆层和磷酸锰铁锂颗粒内核。