[发明专利]草酸盐材料、制备方法、用途、锂离子电池正极材料及锂离子电池

说明书

本发明属于二次电池技术领域，涉及一种草酸盐材料、制备方法、用途、锂离子电池正极材料及锂离子电池。本发明的草酸盐材料，具有如下化学组成：Li₂TMC₄O₈，其中，TM为正二价的过渡金属。该草酸盐材料为具有双电化学活性的聚阴离子型正极材料，可作为锂离子电池正极活性材料应用在锂离子电池中。相对于现有锂离子电池正极材料来说，本发明提供了一种安全性好、比容量高的正极材料的设计与制备方法。且该正极活性材料的合成方法方便、快捷、安全，所有材料均廉价易得，对于优化电池材料的合成工艺、降低电极材料的制作成本具有重要作用。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体而言，涉及一种草酸盐材料、制备方法、用途、锂离子电池正极材料及锂离子电池。

背景技术

二次电池也可称为可充电电池，是一种可重复充放电、多次使用的电池。相比于不可重复使用的一次电池，二次电池具有使用成本低、对环境污染小的优点。目前，主要的二次电池技术包括铅酸电池、镍铬电池、镍氢电池、锂离子电池等。其中，锂离子电池的应用最为广泛，它是手机、笔记本电脑、数码相机等便携式电子设备的主要能源供给方式。锂离子电池的核心组成部件通常包含正极、负极和电解液，通过发生在正极、负极与电解液界面上的离子传输与电子传输相分离的氧化还原反应来实现电能存储与释放。传统锂离子电池的正极通常以过渡金属氧化物(LiCoO₂、LiNi_xMn_yCo_1－x－yO₂、LiMn₂O₄)组成。这些氧化物在充电过程中易发生骨架结构坍塌，并在高电压下(＞4.3V)产气(氧气)，由此导致电池失效甚至爆炸等危险，稳定性和安全性较差。

目前，聚阴离子型正极材料因工作电压可调、稳定性和安全性高而广受关注，如磷酸亚铁锂(LiFePO₄)、硫酸亚铁锂(Li₂Fe(SO₄)₂)、硅酸亚铁锂(Li₂FeSiO₄)等，这些正极材料的稳定性优于现有的氧化物型正极材料，其电化学反应活性基于过渡金属的可变价态，例如，Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原电对、Co²⁺/Co³⁺氧化还原电对、Mn²⁺/Mn³⁺氧化还原电对。然而，目前的聚阴离子型正极材料中的聚阴离子(酸根离子)作为非电化学活性成分，其引入增加了正极材料中的非活性质量，从而限制了正极材料及相应电池的容量和能量密度。因此，所期望的提供一种新型正极活性材料，能够克服当前的锂离子电池正极材料存在的电化学活性单一、非活性物质质量高的问题。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种草酸盐材料，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种上述草酸盐材料的制备方法，工艺简单、迅速、有效，成本低廉，环境友好。

本发明的第三目的在于提供一种上述草酸盐材料作为锂离子电池电极活性材料的用途。

本发明的第四目的在于提供一种锂离子电池正极材料，包括上述草酸盐材料。

本发明的第五目的在于提供一种锂离子电池，包括上述的锂离子电池正极材料。本发明的第六目的在于提供一种包含上述锂离子电池的电子装置、电动工具、电动车辆或电力储存系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种草酸盐材料，所述草酸盐材料具有如下化学组成：Li₂TMC₄O₈，其中，TM为正二价的过渡金属。