正极活性材料、制备方法、正极和高比能量动力电池技术

本发明专利技术提供一种正极活性材料，其中，所述正极活性材料包括核心及位于核心表面的包覆层，所述核心的材料包括Li5FeO4，所述包覆层的材料包括Mo2C和碳。还提供其制备方法和含有该正极活性材料的正极和高比能量动力电池，本申请所述的正极活性材料可以隔绝空气中的水对核层Li5FeO4的影响，提高材料的稳定性，提高电池的导电性能和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
正极活性材料、制备方法、正极和高比能量动力电池
本专利技术涉及正极活性材料领域，具体涉及正极活性材料、制备方法、正极和电池。
技术介绍
现有技术中公开了一种电极材料，先制备出纳米级碳气凝胶/Fe2O3材料，再将LiOH溶于水中，加入纳米级碳气凝胶/Fe2O3材料，搅拌、过滤、干燥后得粉末，将粉末置于管式炉中，在氮气保护气氛下以1-5℃/min的升温速度升至800-1000℃，保温反应16-20h后降温，得到纳米级碳气凝胶/Li5FeO4材料。存在的不足:所得纳米级碳气凝胶/Li5FeO4材料由于其纳米级碳气凝胶的多孔性，并不能起到很好的包覆效果，不能隔绝空气中的水对Li5FeO4材料的侵蚀。现有技术中公开了另一种电极，具有活性物质和与此活性物质接触的电子导电性材料，所说的电子导电性材料含有导电性填料和树脂，以碳质材料或导电性非氧化物作为所说的导电性填料，导电性非氧化物可以为金属碳化物、金属氮化物、金属硅化物和金属硼化物等。存在的不足：Mo2C仅作为导电剂与Li5FeO4物理混合到一起，并不能起到包覆作用，不能隔绝空气中的水对Li5FeO4材料的侵蚀。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种正极活性材料及其制备方法和电池，本申请提供的正极活性材料可以隔绝空气中的水对Li5FeO4材料的影响，提高材料的稳定性，提高电池的导电性能和稳定性，且工艺简单可大批量工业生产。本专利技术提供的一种正极活性材料，其中，正极活性材料包括核心及位于核心表面的包覆层，核心的材料包括Li5FeO4，包覆层的材料包括Mo2C和碳。本专利技术提供了一种正极活性材料的制备方法，包括：S1，将Li5FeO4、碳源和钼源按照80-94：6.5-51.5：4.7-26质量比混合，惰性气氛下烧结，得到Li5FeO4/C+Mo2C正极活性材料。本专利技术提供了另一种正极活性材料的制备方法，包括：S1，将Li5FeO4和碳源按照质量比80-94：5-25混合，惰性气氛下烧结，得到Li5FeO4/C材料；S2，将Li5FeO4/C、钼源和碳源按照质量比90-95：4.7-26：1.5-26.5混合，惰性气氛下烧结，得到Li5FeO4/C/Mo2C正极活性材料。本专利技术还提供了一种正极活性材料的制备方法，包括：S1，将Li5FeO4、钼源和碳源按照质量比80-94：4.7-26：1.5-26.5混合，惰性气氛下烧结，得到Li5FeO4/Mo2C材料；S2，将Li5FeO4/Mo2C和碳源按照质量比95-99：5-25混合，惰性气氛下烧结，得到Li5FeO4/Mo2C/C正极活性材料。本专利技术提供一种高比能量动力电池正极，其中，正极包括正极导电基体及附着在所述正极导电基体上的正极材料，所述正极材料包括本申请所述的正极活性材料。本专利技术还提供一种高比能量动力电池，其中，包括壳体及密封于壳体内的电极组，该电极组包括正极、负极及位于正极和负极之间的隔膜，所述正极为本申请提供的高比能量动力电池正极。本申请提供的正极活性材料为Mo2C和碳为主要材料包覆Li5FeO4，碳包覆可以提升材料的导电性，Mo2C具有和金属相似的导电性和优良的耐化学腐蚀性能，碳和Mo2C的包覆不仅可以提升材料的导电性，还可以隔绝空气中的水对Li5FeO4材料的侵蚀，有效降低副反应。本申请供的正极活性材料同样适用于全固态电解质电池、固态电解质电池、凝胶电解质电池中。附图说明图1为本专利技术实施例1中正极活性材料S1、正极活性材料S2和对比例1中正极活性材料DS1、正极活性材料DS2的XRD谱图。图2为本专利技术实施例1中电池S10、电池S20的充放电曲线。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种正极活性材料，正极活性材料包括核心及位于核心表面的包覆层，所述核心的材料包括Li5FeO4，所述包覆层的材料包括Mo2C和碳。如本申请
技术介绍
所述，现有技术并不能起到很好的包覆效果，不能隔绝空气中的水对Li5FeO4材料的侵蚀，使得Li5FeO4材料的稳定性差，操作环境要求高，难以大规模应用。本申请为解决上述技术问题提供本申请技术方案：采用碳和Mo2C作为包覆层包覆Li5FeO4，碳包覆可以提升材料的导电性，Mo2C具有和金属相似的导电性和优良的耐化学腐蚀性能，碳和Mo2C的包覆不仅可以提升材料的导电性，还可以隔绝空气中的水对Li5FeO4材料的侵蚀，提高Li5FeO4材料的稳定性。优选的，核心的材料为Li5FeO4，该核壳结构的正极活性材料可以为三层或两层，当其为三层时，包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，具体的第一包覆层为碳包覆层，第二包覆层为Mo2C包覆层；可以是1）第一包覆层位于核心的表面，所述第二包覆层位于第一包覆层的表面。也可以是2）第二包覆层位于核心的表面，所述第一包覆层位于第二包覆层的表面。本文所述碳包覆层，是指主要材料为碳的层；Mo2C包覆层，是指主要材料为Mo2C的层。优选的，核心的材料为Li5FeO4，当其为两层时，覆层为Mo2C和碳混合物包覆层。Mo2C和碳混合物包覆层是指主要材料为Mo2C和碳的层。优选的，以正极活性材料的总质量为基准，Mo2C的含量为5~15wt%，碳的含量为1~5wt%；进一步优选，Mo2C的含量为5-10wt%，碳的含量为1-3wt%。当碳的含量和Mo2C的含量过高，Mo2C和碳不能提供活性锂，将影响复合材料的质量比容量，因此Mo2C和碳的总含量不宜超过20wt%；当碳的含量和Mo2C的含量过低，又无法完全包覆，因此Mo2C和碳的总含量不宜低于6wt%。复合材料中，包覆层含有碳和Mo2C，但包覆层不能只含有其中一种。在包覆性能上，对于碳，其多孔性使其不能完美包覆Li5FeO4，不能完全隔绝空气中水对Li5FeO4材料的侵蚀；对于Mo2C，没有原位碳的存在，Mo2C和Li5FeO4的紧密结合程度不够，也难以完全包覆。在导电性上，碳和Mo2C的导电性都很好，但是相同质量的碳的体积更大，使复合材料导电性能更好。因此，以碳和Mo2C为主要包覆材料形成的复合材料中，碳起到初始包覆、导电和结合剂的作用，碳的含量为优选为1-5wt%，Mo2C起到主要包覆和导电的作用，Mo2C的含量优选为5-15wt%。超出这个含量，包覆性能会更好，但是对材料的容量影响较大，低于这个含量，包覆效果会比较差，难以隔绝空气中的水分对材料的影响。优选的，碳为原位裂解碳，具体的碳由蔗糖、葡萄糖、环氧树脂、聚乙烯醇和酚醛树脂等有机碳源中的一种或几种碳化制得。采用原位裂解碳形成正极活性材料的紧密性高，可提高导电性能。本申请还提供一种正极活性材料的制备方法，其中，方法包括：S1，将Li5FeO4、碳源和钼源按照80-94：6.5-51.5：4.7-26质量比混合，惰性气氛下烧结，得到Li5FeO4/C+Mo2C正极活性材料。优选的，高温烧结的温度是700~900℃，烧结的时间是2~48h；所述惰性气氛为氦气、氖气或氩气中的一种；碳源选自蔗糖、葡萄糖、环氧树脂、聚乙烯醇和酚醛树脂中的一种或几种。在上述制备方法中，将中间体材料L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包括核心及位于核心表面的包覆层，所述核心的材料包括Li5FeO4，所述包覆层的材料包括Mo2C和碳。

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料包括核心及位于核心表面的包覆层，所述核心的材料包括Li5FeO4，所述包覆层的材料包括Mo2C和碳。2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述核心的材料为Li5FeO4，所述包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，所述第一包覆层为碳包覆层，所述第二包覆层为Mo2C包覆层；所述第一包覆层位于核心的表面，所述第二包覆层位于第一包覆层的表面。3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述核心的材料为Li5FeO4，所述包覆层包括第一包覆层和第二包覆层，所述第一包覆层为碳包覆层，所述第二包覆层为Mo2C包覆层；所述第二包覆层位于核心的表面，所述第一包覆层位于第二包覆层的表面。4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述核心的材料为Li5FeO4，所述包覆层为Mo2C和碳混合物包覆层。5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，以所述正极活性材料的总质量为基准，所述Mo2C的含量为5~15wt%，所述碳的含量为1~5wt%。6.根据权利要求1-5任意一项所述的正极活性材料，其特征在于，所述碳为原位裂解碳。7.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：S1，将Li5FeO4、碳源和钼源按照80-94：6.5-51.5：4.7-26质量比混合，惰性气氛下烧结，得到Li5FeO4/C+Mo2C正极活性材料。8.根据权利要求7所述的正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述烧结的温度是700~900℃，烧结的时间是2~48h；所述惰性气氛为氦气、氖气或氩气中的一种；所述碳源选自蔗糖、葡萄糖、环氧树脂、聚乙烯醇和酚醛树脂中的一种或几种。9.一种正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：S1，将Li5FeO4和碳源按照质量比80-94：5-25混合，惰性气...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦晓朋，李世彩，
申请(专利权)人：深圳市比亚迪锂电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44