一种具有高放电电压的转化反应正极材料制造技术

本发明专利技术涉及一种具有高放电电压的转化反应正极材料，是高价非金属氧化物与高比表面积碳复合而成，所述高价非金属氧化物材料化学式为AO<subgt;x</subgt;，0<x≤3，其中非金属元素A为高电负性的Se，I，P，S，As中的一种，转化反应正极中高价非金属氧化物材料质量比为30％‑70％。本发明专利技术利用该转化反应正极材料的高充放电电位及高比容量，得到了一种与脱嵌正极材料实现多机制耦合的高容量正极材料，实现了与传统脱嵌正极材料的电压匹配，同时传统脱嵌反应机制的金属氧化物正极材料充电过程中产生的表面高活性氧能够催化该转化反应正极的氧化反应过程。通过多机制耦合作用，得到了兼具高比容量与优异电化学反应动力学的复合正极材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池，特别是涉及一种具有高放电电压的转化反应正极材料。

技术介绍

1、锂离子电池是利用化学能与电能间的相互转化来实现电能的储存和使用的二次电池储能系统，是实现清洁能源的调峰使用，智能电子设备的离网使用的关键技术。近年来，电动汽车技术的迅速发展，对锂离子电池的能量密度提出了越来越高的需求，而提高正极材料的比容量是实现锂离子电池能量密度进一步提高的关键。传统的基于脱嵌反应的正极材料如磷酸铁锂，尖晶石锰酸锂，钴酸锂等由于晶体结构的制约，只能发挥不到250mah/g的比容量，基于转化反应的正极材料如锂硫电池，虽然具有超过400mah/g的高比容量，但通常具有较低的平均放电电压，同时也受到反应动力学的制约，能量密度不够理想。

2、现有技术中为了进一步提升锂离子电池正极材料的比容量和能量密度，一方面是发展具有更高比容量的基于脱嵌反应的正极材料，如高镍三元正极材料能实现超过200mah/g的比容量，富锂锰基正极材料在过渡金属氧化还原之外，还充分利用了阴离子氧化还原带来的额外容量，最终能够实现超过300mah/g的高比容量。另一方面是发展具本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有高放电电压的转化反应正极材料，其特征在于，是高价非金属氧化物与高比表面积碳复合而成，所述高价非金属氧化物材料化学式为AOx，0<x≤3，在室温下呈现固态，在2-5V vs.Li+/Li的电压范围内存在可逆的氧化还原反应电对，其中非金属元素A为高电负性的Se，I，P，S，As中的一种；所述高比表面积碳负载包括super P，多壁碳纳米管(MWCNT)，有序介孔碳(CMK3)，气相生长碳纤维(VGCF)中的一种，具有良好的电子传输能力和表面催化活性；该转化反应正极中高价非金属氧化物材料质量占比为30％-70％，其余为高比表面积碳负载；所述复合方法为高能球磨，熔融负载，液相负...

【技术特征摘要】

1.一种具有高放电电压的转化反应正极材料，其特征在于，是高价非金属氧化物与高比表面积碳复合而成，所述高价非金属氧化物材料化学式为aox，0<x≤3，在室温下呈现固态，在2-5v vs.li+/li的电压范围内存在可逆的氧化还原反应电对，其中非金属元素a为高电负性的se，i，p，s，as中的一种；所述高比表面积碳负载包括super p，多壁碳纳米管(mwcnt)，有序介孔碳(cmk3)，气相生长碳纤维(vgcf)中的一种，具有良好的电子传输能力和表面催化活性；该转化反应正极中高价非金属氧化物材料质量占比为30％-70％，其余为高比表面积碳负载；所述复合方法为高能球磨，熔融负载，液相负载中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的具有高放电电压的转化反应正极材料，其特征在于，所述高价非金属氧化物具有50-600nm粒径；

3.根据权利要求1所述的具有高放电电压的转化反应正极材料，其特征在于，高价非金属氧化物材料质量比为40％-60％，其中高价非金属氧化物材料在高比表面积碳上均匀分布；所述复合方法为液相负载。

4.一种电压匹配的多机制耦合正极材料，其特征在于，是权利要求1-3任一项所述高放电电压转化反应正极材料，与脱嵌反应正极材料耦合得到；所述脱嵌反应正极材料为含有活性锂和过渡金属m的氧化物；高放电电压转化反应正极材料质量占比为25-75wt％(不包含高比表面积碳)。

5.根据权利要求4所述的电压匹配的多机制耦合正极材料，其特征在于，高放电电压转化反应正极材料占比为40-60wt％(不包含高比表面积碳)。

6.根据权利要求4所述的电压匹配的多机制耦合正极材料，其特征在于，所述脱嵌反应正极材料中...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉国，刘文哲，石吉磊，孟鑫海，辛森，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：