[发明专利]一种碳包覆的阳离子无序正极材料及制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种碳包覆的阳离子无序正极材料，属于锂离子电池材料领域，其特征在于，其结构通式为Li₂Ni₂TeO₆/C，其中Li₂Ni₂TeO₆是一种新型的阳离子无序正极材料，Li/Ni大量混排，循环时结构稳定，无相变碳源为有机碳化合物；还提供了上述碳包覆的阳离子无序正极材料的制备方法，该制备方法包括煅烧法及化学气相沉积法，在惰性气氛中，通过高温煅烧得到碳包覆的Li₂Ni₂TeO₆正极材料，通过碳包覆在Li₂Ni₂TeO₆正极材料的表面，能够极大地减少正极材料与电解液的接触，减少副反应，同时碳也能够提高材料电子电导率，降低极化，提高电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种碳包覆的阳离子无序正极材料及制备方法和锂离子电池。

背景技术

二次锂离子电池极大地促进了便携式电子产品领域的发展，并被作为未来电动汽车、智能电网等大规模储能的首选技术。为了更好地满足大规模应用，锂离子电池需要更高的能量密度。研究具有更高容量、更稳定循环性能的锂离子电池具有重要意义。

锂离子电池属于二次电池，正负极为能可逆的嵌入与脱出锂离子的化合物。正极材料是锂离子电池中极其关键的一部分，是锂离子电池高能量密度的决定性因素。传统正极材料主要包括层状、尖晶石型和橄榄石型三大类。除此之外，Ceder课题组在2014年研究发现将阳离子无序氧化物Li_1.211Mo_0.467Cr_0.3O₂(LMCO)作为锂离子电池正极材料，具有比层状氧化物正极材料更高的容量与稳定性。目前大家研究了许多种阳离子无序正极材料，都获得了较高容量及良好的循环稳定性。Li₂Ni₂TeO₆氧化物是一种正交阳离子无序结构的氧化物，Te有序排列在8a Wykoff位点，而Li/Ni原子共同占据8b和16g位点产生大量阳离子混排。而且Li₂Ni₂TeO₆中Li/Ni比为1，理论容量可以达到151mAh/g。研究Li₂Ni₂TeO₆氧化物作为正极材料可以拓展阳离子无序岩盐正极的设计空间，开发新型锂离子电池正极材料。

研究过程中发现Li₂Ni₂TeO₆作为正极并没有完全发挥其容量，且电压和容量衰减极快。因此，如何对该材料进行处理，以提高Li₂Ni₂TeO₆材料的导电性能和电化学性能，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种碳包覆的阳离子无序正极材料及制备方法和锂离子电池，旨在减少正极材料与电解液之间的接触，提高正极材料的导电性能和电化学性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种碳包覆的阳离子无序正极材料，其特征在于，其结构通式为Li₂Ni₂TeO₆/C，其中碳源为有机碳化合物；所述阳离子无序正极材料的结构通式为Li₂Ni₂TeO₆，晶体结构为阳离子无序正交结构，Li/Ni大量混排，循环时结构稳定无相变。

进一步的，所述有机碳化合物采用甲苯、蔗糖或葡萄糖。

及一种如上所述的碳包覆的阳离子无序正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：