本发明专利技术公开了具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐，其中在所述锂铁磷酸盐的粒子表面上包覆有碳(C)，其中，当将所述锂铁磷酸盐粉末分散在水中时，将水从制得的分散液中除去，并对制得的锂铁磷酸盐残渣进行定量分析，将所述碳分离后的锂铁磷酸盐相对于所述碳包覆的锂铁磷酸盐的总重量的比例为0.005重量%以下。有利地，所述橄榄石型锂铁磷酸盐通过包覆在所述锂铁磷酸盐的表面上的均匀薄膜而不易分离，并展示优异的导电性和密度，这是因为以其中在水中释放的碳的量明显少的状态将碳包覆在锂铁磷酸盐的粒子表面上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐，其中在所述锂铁磷酸盐的粒子表面上包覆有碳(C)，其中，当将所述锂铁磷酸盐的粉末分散在水中时，将水从制得的分散液中除去并对制得的锂铁磷酸盐残渣进行定量分析，释放了碳的锂铁磷酸盐相对于所述碳包覆的锂铁磷酸盐的总重量的比例为O. 005重量％以下。
技术介绍
移动装置的技术开发和需求的增加，导致对作为能源的二次电池的需求快速增加。在这些二次电池中，具有高能量密度和电压、长寿命和低自放电的锂二次电池可商购获得并被广泛使用。 所述锂二次电池通常使用碳材料作为负极活性材料。此外，考虑将锂金属、硫化合物、硅化合物、锡化合物等用作负极活性材料。同时，所述锂二次电池通常使用锂钴复合氧化物(LiCoO2)作为正极活性材料。此外，已经考虑使用锂-锰复合氧化物如具有层状晶体结构的LiMnO2和具有尖晶石晶体结构的LiMn204、以及锂镍复合氧化物(LiNiO2)作为正极活性材料。目前，由于LiCoO2具有优异的物理性能如循环寿命而使用LiCoO2,但是其具有稳定性低且因为使用钴而造成的成本高的劣势，并在大量用作电动汽车的电源方面存在限制，所述钴受到天然资源的限制。LiNiO2由于与其制备方法相关的许多特征而不适合在合理成本下实际应用于批量生产。锂锰氧化物如LiMnO2和LiMn2O4具有循环寿命短的劣势。因此，已经对使用锂过渡金属磷酸盐作为正极活性材料的方法进行了研究。锂过渡金属磷酸盐大致分为具有Nasicon结构的LixM2 (PO4) 3和具有橄榄石结构的LiMPO4,且发现与常规LiCoO2相比，锂过渡金属磷酸盐展示了优异的高温稳定性。至今，Li3V2(PO4)3是最广泛已知的Nasicon结构的化合物,且LiFePO4和Li (Mn, Fe) PO4是最广泛已知的橄榄石结构的化合物。在橄榄石结构的化合物中，与锂(Li)相比，LiFePO4具有3. 5V的高输出电压和3. 6g/cm3的高体积密度，且与钴(Co)相比，LiFePO4具有170mAh/g的高理论容量，展示优异的高温稳定性，并且LiFePO4利用廉价的Fe作为成分，由此极其适合用作锂二次电池的正极活性材料。然而，当将LiFePO4用作正极活性材料时，由于导电性低而不利地造成电池内阻增大。鉴于此，在电池电路闭合时，极化电位增大，由此降低了电池容量。为了解决这些问题，日本特开2001-110414号公报提议，将导电材料并入橄榄石型金属磷酸盐中以提高导电性。然而，通常通过固态法、水热法等使用Li2CO3或LiOH作为锂源制备LiFeP04。锂源和为了提高导电性而添加的碳源不利地产生大量Li2C03。这种Li2CO3在充电期间劣化，或与电解液反应而产生CO2气体，由此不利地在存储或循环期间产生大量气体。结果，不利地，发生电池的溶胀且高温稳定性劣化。在这点上，已知在LiFePO4上包覆碳的方法。然而，通过重复实验，本专利技术的专利技术人发现，为了使用该方法获得期望的导电性，应使用大量的碳。在电池设计期间总体物理性能的劣化是不可避免的，此外，用于包覆的大量碳以粒子之间的聚集体的形式存在，由此不利地使得难以实现均匀包覆。因此，对解决这些问题的方法存在增加的需求。
技术实现思路
技术问题因此，为了解决上述问题和尚未解决的其他技术问题而完成了本专利技术。 作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本专利技术的专利技术人已经开发了具有橄榄石晶体结构并以其中在水中释放的碳的量明显少的状态利用碳包覆的锂铁磷酸盐。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐，其中在所述锂铁磷酸盐的粒子表面上包覆有碳(C)，其中，当将所述锂铁磷酸盐的粉末分散在水中时，将水从制得的分散液中除去并对制得的锂铁磷酸盐残渣进行定量分析，释放了碳的锂铁磷酸盐相对于所述碳包覆的锂铁磷酸盐的总重量的比例为O. 005重量％以下。由于通过均匀且强的结合力在所述锂铁磷酸盐的粒子表面上包覆有碳(C)，所以当分散在水中时，从根据本专利技术的锂铁磷酸盐中释放少量碳。因此，所述锂铁磷酸盐尽管包覆少量碳，但仍能够展示高导电性，并由于碳包覆的结合力强，所以所述锂铁磷酸盐在电极制造过程中可防止电极的分离，由此有助于提高电极密度。在优选实施方案中，所述锂铁磷酸盐可以为具有由下式(I)表示的组成的锂铁磷酸盐。Li1+aFei_xMx(P04_b)Xb ⑴其中M 是选自 Al、Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr、Ce、In、Zn 和 Y 中的至少一种元素，X是选自F、S和N中的至少一种元素，且-O. 5 彡 a 彡 +0. 5，0 彡 X 彡 O. 5，0 彡 b 彡 O. I。可将任意类型的化合物用作根据本专利技术的橄榄石型锂铁磷酸盐，只要其满足下式I的条件即可且其代表性实例为LiFePO4,但不限于此。在LiFePO4的制备过程中，不可能得到仅是纯的LiFePCV当满足下式I的条件时，能够发挥本专利技术所需要的特性。如上所述，通过包括将锂铁磷酸盐的粉末在水中分散小时，从制得的分散液中除去水以及通过对制得的锂铁磷酸盐残渣进行定量分析以测量碳释放的锂铁磷酸盐(其中释放碳的锂铁磷酸盐)的重量的方法，能够确认碳与锂铁磷酸盐的结合状态。根据如下试验例I将得到其更多的细节。如上所述，相对于碳(C)包覆的锂铁磷酸盐，碳释放的锂铁磷酸盐的含量为O. 005重量％以下，当考虑在常规锂铁磷酸盐的情况中，在相同条件下进行分析时所述比例为O. I重量％以上的事实时，所述O. 005重量％以下为明显少的量。释放了碳的锂铁磷酸盐的含量优选为O. 004重量％以下。同时，基于锂铁磷酸盐的重量，优选以O. 01 10重量％的量包覆碳(C)。当碳的含量过大时，活性材料的量相对低，容量不利地下降且电极密度不利地发生劣化。另一方面，当碳含量过小时，不利地，不能获得期望的导电性。碳的包覆量更优选为O. 03 7重量％。另外，优选以2 50nm的厚度在锂铁磷酸盐的表面上均匀包覆碳。当碳过厚地包覆在锂铁磷酸盐的表面上时，其会妨碍锂离子的嵌入和脱嵌，另一方面，过薄的包覆不能确保均匀的包覆且不能提供期望的导电性。更 优选的包覆厚度可以为3 10nm。在优选实施方案中，所述锂铁磷酸盐可含有预定量的硫(S)。其中含有的硫有助于通过基于硫与碳对锂铁磷酸盐的组合作用的均匀且强的结合力将碳包覆在锂铁磷酸盐上。在本专利技术中，硫与碳之间的关系不清楚，但硫与碳可以以选自如下的结构的形式存在(i)其中以在锂铁磷酸盐粒子的表面上和/或其内部含有预定量的硫的状态下将碳包覆在锂铁磷酸盐粒子表面上的结构；(ii)其中将硫和碳两者都包覆在锂铁磷酸盐粒子表面上的结构；(iii)其中将硫和碳的复合材料包覆在锂铁磷酸盐粒子表面上的结构；(iv)其中通过硫将碳结合到锂铁磷酸盐粒子上的结构；及其组合。基于锂铁磷酸盐的总重量，优选以O. 05 5重量％的量含有硫(S)。不利地，当硫(S)的含量过高时，锂铁磷酸盐的物理性能会劣化，另一方面，当硫(S)的含量过低时，不能展现碳的均匀的包覆和强结合力。所述含量更优选为O. I 2重量％。例如，硫(S)可源自用于制备锂铁磷酸盐的前体。当使用FeSO4制备锂铁磷酸盐时，硫可能残留在反应之后的产物中。通常，当硫残留在活性材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.21 KR 10-2010-00370801.具有橄榄石晶体结构的锂铁磷酸盐，其中在所述锂铁磷酸盐的粒子表面上包覆有碳(C), 其中，当将所述锂铁磷酸盐的粉末分散在水中，将水从所得的分散液中除去，并对所得的锂铁磷酸盐残渣进行定量分析时，释放了碳的锂铁磷酸盐相对于所述碳包覆的锂铁磷酸盐的总重量的比例为O. 005重量％以下。2.如权利要求I所述的锂铁磷酸盐，其中所述锂铁磷酸盐具有由下式I表示的组成 Li1+aFei_xMx(P04_b)Xb (I) 其中 M 是选自 Al、Mg、Ni、Co、Mn、Ti、Ga、Cu、V、Nb、Zr 、Ce、In、Zn 和 Y 中的至少一种元素， X是选自F、S和N中的至少一种元素，且 -O. 5 ≤ a ≤ +0. 5,0 ≤ X ≤O. 5,0 ≤ b ≤ O. I03.如权利要求2所述的锂铁磷酸盐，其中所述锂铁磷酸盐为LiFeP04。4.如权利要求I所述的锂铁磷酸盐，其中释放了碳的锂铁磷酸盐相对于所述碳包覆的锂铁磷酸盐的总重量的比例为O. 004重量％以下。5.如权利要求I所述的锂铁磷酸盐，其中基于所述锂铁磷酸盐的总重量，碳(C)的包覆量为O. 01重量％ 10重量％。6.如权利要求I所述的锂铁磷酸盐，其中以2nm 50nm的厚度在所述锂铁磷酸盐的表面上包覆碳。7.如权利要求I所述的锂铁磷酸盐，其中基于所述锂铁磷酸盐的总重量，所述锂铁磷酸盐含有O. 05重量％ 5重量％的硫⑶。8.如权利要求7所述的锂铁磷酸盐，其中所述硫与所述碳以选自如下结构的形式存在 (i)其中以在所述锂铁磷酸盐粒子的表面上和/或其内部含有预定量的硫的状态下将碳包覆在所述锂铁磷酸盐粒子的表面上的结构； ( )其中将硫和碳两者都包覆在所述锂铁磷酸盐粒子的表面上的结构； (iii)其中将硫和碳的复合材料包覆在所述锂铁磷酸盐粒子的表面上的结构； (iv)其中碳通过硫结合到所述锂铁磷酸盐粒子上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢炫国，朴洪奎，朴秀珉，李知恩，朴哲熙，
申请(专利权)人：株式会社LG化学，
类型：
国别省市：
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