具有富锂相结构的高能量密度锂二次电池正极材料及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种具有富锂相结构的高能量密度锂二次电池正极材料及应用。正极材料包括具有富锂相结构的层状氧化物和/或具有富锂相结构的尖晶石结构氧化物；具有富锂相结构的层状氧化物和/或具有富锂相结构的尖晶石结构氧化物为过量的锂原子插入原始结构的层状氧化物和/或尖晶石结构氧化物构成，在正极材料首次脱锂后，富锂相结构转变为原始结构，材料体相中锂原子占据周围氧原子构成的空间结构的位置发生变化且保持晶体结构不坍塌；层状氧化物正极材料通式为Li

【技术实现步骤摘要】
具有富锂相结构的高能量密度锂二次电池正极材料及应用


[0001]本专利技术涉及二次电池材料
，尤其涉及一种具有富锂相结构的高能量密度锂二次电池正极材料及应用。

技术介绍

[0002]日益严峻的气候变化引起的环境危机和人口增长带来的能源需求正激发全球对各种形式的先进储能技术的探索，目前，以锂离子电池(LIBs)体系为代表的电化学储能，因其较高的转化效率和灵活性，成为新型能源技术开发的关键要素，并已经主导了消费电子市场，进一步渗透到电动汽车和电能存储市场。然而基于嵌入式反应机制的电极材料已经发展到了它们所能达到的理论极限，传统锂离子化学的摇椅构造(Rocking-Chair Configuration)限制了LIBs的能量密度小于300Wh/kg，这在那些新兴的应用场景中是不能令人满意的。因此越来越多新型的高能量密度电极材料开始替代传统电极材料应用于锂电池。
[0003]在众多高能量锂电池体系中，最接近于商业化应用的是将高能量密度的层状结构过渡金属氧化物正极与硅基或锂基负极匹配起来，它们的应用将使锂电池的能量密度超过350Wh/kg甚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有富锂相结构的高能量密度锂二次电池正极材料，其特征在于，所述正极材料包括具有富锂相结构的层状氧化物和/或具有富锂相结构的尖晶石结构氧化物；所述具有富锂相结构的层状氧化物和/或具有富锂相结构的尖晶石结构氧化物为过量的锂原子插入原始结构的层状氧化物和/或尖晶石结构氧化物构成，其中，富锂相结构的锂含量不超过所述原始结构的锂含量的两倍；在具有富锂相结构的正极材料首次脱锂后，所述具有富锂相结构的正极材料由富锂相结构转变为原始结构，并且在所述首次脱锂的前后，具有富锂相结构的正极材料体相中锂原子占据周围氧原子构成的空间结构的位置不同，使得晶体结构发生变化,且保持晶体结构不坍塌；层状氧化物的正极材料的通式为Li
1+x
MO2，由所述具有富锂相结构的层状氧化物Li2MO2，或由所述具有富锂相结构的层状氧化物Li2MO2和所述原始结构的层状氧化物LiMO2构成；尖晶石结构氧化物正极材料的通式为Li
1+x
M2O4，由所述具有富锂相结构的尖晶石结构氧化物Li2M2O4，或由所述具有富锂相结构的尖晶石结构氧化物Li2M2O4和所述原始结构的尖晶石结构氧化物LiM2O4构成；其中，所述M包括Co、Ni、Mn中的一种或多种；所述0＜X≤1。2.根据权利要求1所述的高能量密度锂二次电池正极材料，其特征在于，所述Li
1+x
MO2具体为Li2MO2，所述Li2MO2具体包括Li2CoO2、Li2NiO2、Li2MnO2、Li2Ni
1/2
Mn
1/2
O2、Li2Ni
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、Li2Ni
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2、Li2Ni
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、Li2Ni
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2、Li2Ni
0.8
Co
0.15
Al
0.05
O2中的一种或多种混合；所述首次脱锂后的原始结构的层状氧化物具体包括LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiNi
1/2
Mn
1/2
O2、LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、LiNi
0.5
Co
0.2
M...

【专利技术属性】
技术研发人员：索鎏敏，林良栋，李泓，陈立泉，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：