[发明专利]一种MoS2/C/LiVPO4F复合正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料领域，尤其涉及一种多层核壳结构的MoS₂/C/LiVPO₄F复合正极材料及其制备方法。

背景技术

近年来，锂离子电池以其轻便高效、循环寿命长、安全性能好、无记忆效应、无污染等特点，得到科研工作者的广泛研究，并逐渐应用到手机、笔记本电脑、播放器以及电动汽车等领域。正极材料作为锂离子电池的关键因素，直接影响着锂离子电池的整体性能。而应用在电子产品中的锂离子电池有时不可避免地需要在较高温度下使用。因此正极材料的高温性能是材料能否实际应用的基本条件。对正极材料高温性能改善方面进行研究，成为电化学材料学领域较为重点的课题之一。

氟磷酸钒锂(LiVPO₄F)是一种新型的聚阴离子材料，其结构是一个由PO₄四面体和VO₄F₂八面体构建的三维框架网络，其中PO₄四面体和VO₄F₂八面体共用一个氧顶点，VO₄F₂八面体之间以氟顶点相连接，在这个三维结构中，锂离子分别占据两个不同的位置。作为正极材料，LiVPO₄F具有很高的电位平台(4.2V vs.Li⁺/Li)，理论比容量为156mAh g^-1。LiVPO₄F的能量密度较高、电化学性能好、安全性能高，被广泛认为可以作为商业化LiCoO₂的替代材料。J.Barker等人于2003年利用高温固相法首次合成了具有电化学性能的LiVPO₄F。F.Zhou等人研究发现LiVPO₄F具有比锂层状过渡金属氧化物及LiFePO₄正极材料更好的安全性，是一种非常有开发前景的锂离子电池正极材料。然而，LiVPO₄F正极材料在高温条件下循环稳定性差，严重制约着材料的进一步发展。但是，关于氟磷酸钒锂材料高温改性的研究工作报道较少。X.Sun等通过元素体相掺杂改善了材料的高温循环稳定性，而元素掺杂主要针对材料的晶体结构的调整，其改善空间有限。因此，开发一种改善LiVPO₄F正极材料高温循环稳定性的行之有效的方法，改进LiVPO₄F正极材料在高温条件下的储锂能力，提高其在高温条件下循环性能，成为当下实现LiVPO₄F工业化应用的迫切需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能解决氟磷酸钒锂正极材料高温循环稳定性差的问题的新型MoS₂/C/LiVPO₄F复合正极材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种MoS₂/C/LiVPO₄F复合正极材料，所述复合正极材料为多层核壳结构，所述复合正极材料以LiVPO₄F为内核，中间层为无定形碳，最外层为MoS₂。

上述的复合正极材料，优选的，所述复合正极材料中无定形碳的质量占LiVPO₄F质量的0.5wt％～3wt％；所述复合正极材料中MoS₂的质量占LiVPO₄F的质量的0.5wt％～5wt％。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备出无定形碳包覆LiVPO₄F的C/LiVPO₄F复合材料；

(2)将钼酸铵和硫脲加入溶剂配制成溶液，通过水热法在80～240℃温度下反应12～24h，得到层状MoS₂；所述溶剂优选为蒸馏水；

(3)取步骤(2)制备的层状MoS₂加入酒精中，并超声辅助震荡，得到分散均匀的层状MoS₂分散液；

(4)在步骤(3)得到的MoS₂分散液中加入步骤(1)制备的C/LiVPO₄F复合材料搅拌均匀后真空干燥，得到前驱体材料；