本发明专利技术提供了一种锂离子电池正极材料，包括多片片状碳复合磷酸锰锂材料，所述多片片状碳复合磷酸锰锂材料呈放射状排列；所述磷酸锰锂具有式（I）所示化学式：LiMn1-xMxPO4（I）；其中，0＜x＜0.2；M为Ti、Co、Fe、Mg、Al、Cr和Nb中一种。本发明专利技术提供的锂离子电池正极材料包括片状碳复合磷酸锰锂，所有片状碳复合磷酸锰锂呈放射状排列成多轮，这种形状的正极材料缩短了锂离子在磷酸锰锂颗粒中的扩散路径；同时这种形状的正极材料具有交到的比表面积，使锂离子脱嵌和传递更加迅速，并且正极材料与电池导电添加剂混合的更加充分和均匀，从而使本发明专利技术提供的锂离子电池正极材料具有较高的放电容量和循环性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池电极材料
，尤其涉及一种。
技术介绍
锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例，因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。现有技术研究表明，橄榄石型结构的磷酸盐体系材料作为锂离子电池的正极材料，在安全性能和循环寿命这两方面上明显优于传统的层状结构材料，如钴酸锂、镍酸锂和三 元材料等，其代表性材料磷酸铁锂(LiFePO4)已被学术界和产业界广泛研究证实，并且大量应用于动カ电池和储能电池等领域。但是，相对金属锂3. 4V的电压平台限定了磷酸铁锂能量密度的提升，从而影响该材料的市场竞争能力。为了提高磷酸盐体系材料的能量密度，现有技术发展了磷酸锰锂(LiMnPO4)材料，与磷酸铁锂(LiFePO4)相比，磷酸锰锂可将电位提高O. 7V，其还具有171mAh/g的理论比容量，使得其有望成为新一代的高能量密度锂离子电池的正极材料。但是，磷酸锰锂材料的电子电导率和锂离子扩散速率比磷酸铁锂更低，因此未经改性的磷酸锰锂材料根本无法满足实际应用需要的。为了提高磷酸锰锂正极材料的电子电导率和锂离子扩散速率，现有技术主要通过碳包覆、金属元素掺杂和材料颗粒纳米化来对磷酸锰锂正极材料进行改性，从而提高磷酸猛锂材料的电化学性能。Huihua Yi (Electrochimica Acta, 2011，56 (11) :40520 4057.)等人采用固相法合成磷酸锰锂正极材料，将化学计量比的LiH2PO4. MnC4H6O4 · 4H20、FeC2O4 · 2H20、MgC4H6O4 · 4H20、H2C2O4 · 2H20和质量分数为14wt. %的蔗糖混合后充分球磨6h，然后在氩气气氛保护下、800°C高温煅烧10h，得到化学组成为LiMna9Feaci5Mgaci5PCVC的材料，经电化学性能测试得O. IC的首次放电容量为140mAh/g。该固相法エ艺简单，エ业化生产方便，但是该方法所制备的材料仍存在着颗粒大，粒径不均一和碳包覆不完整等问题，这将会严重影响材料的循环性能，倍率性能和高低温等性能。为了控制正极材料的颗粒大小，Thierry Drezen (Journal of Power Sources, 2007，174(2) :949 953.)等人通过米用溶胶凝胶法和调控焙烧温度来控制材料颗粒粒径，先将醋酸锂、醋酸锰和磷酸ニ氢铵溶于去离子水中，然后向其中添加螯合剂こ醇酸，在60°C 75°C间获得凝胶，接着在不同的温度(4000C "8000C )下煅烧3h得到LiMnPO4材料。经扫描电镜表征，在520°C煅烧制备的材料粒径最小为140nm，其0. IC首次放电容量为116mAh/g。虽然溶胶凝胶能够使反应物发生分子间的混合和反应，能够控制材料的粒径，但是这种低温焙烧处理会降低材料的结晶性，从而导致材料结构稳定性变差和电化学性能急剧恶化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种，本专利技术提供的锂离子电池正极材料具有较高的结构稳定性和电化学性能。本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料，包括多片片状碳复合磷酸锰锂材料，所述多片片状碳复合磷酸锰锂材料呈放射状排列；所述磷酸锰锂具有式(I)所示化学式LiMrvxMxPO4(I);其中，0<叉<0.2;M 为 Ti、Co、Fe、Mg、Al、Cr 和 Nb 中一种。优选的，O.01 彡 X 彡 O. 19。 优选的，所述M为Ti、Fe、Mg、Al和Cr中一种。优选的，所述片状碳复合磷酸锰锂的厚度小于等于300nm。本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤 将磷源化合物、锰源化合物、含M化合物、锂源化合物、碳源化合物和表面活性剂在水中混合，得到悬浮液，所述M为Ti、Co、Fe、Mg、Al、Cr和Nb中一种；在密闭条件下，将所述悬浮液进行加热，得到正极材料前驱体；在惰性气氛中，将所述正极材料前驱体进行焙烧，得到锂离子电池正极材料。优选的，所述磷源化合物为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸锂、磷酸二氢锂和磷酸氢二锂中的一种或几种；所述锰源化合物为醋酸锰、硫酸锰、草酸锰、硝酸锰、碳酸锰、二氧化锰、四氧化三锰、三氧化二锰和氢氧化锰中的一种或几种；所述含M化合物为M的氧化物、氢氧化物、硝酸盐、有机酸盐中的一种或几种；所述锂源化合物为碳酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、草酸锂、磷酸锂、磷酸二氢锂和磷酸氢二锂中的一种或几种；所述碳源化合物为导电炭黑、碳纳米管、乙炔黑、乳糖、蔗糖、抗坏血酸、酚醛树脂、 聚乙烯醇、葡萄糖和多聚糖中的一种或几种；优选的，所述表面活性剂为柠檬酸、抗坏血酸、硬脂酸、油酸、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、氨基酸、曲拉通和磺酸中的一种或几种。优选的，所述磷源化合物、锰源化合物、含M化合物、锂源化合物中磷、锰、M和Li的摩尔比为(I I. I) (0. 8^1) (0. 2 O) (Γ . I)；所述碳源化合物的质量为磷源化合物、锰源化合物、含M化合物和锂源化合物总质量的5wt% 15wt% ；所述表面活性剂的质量为磷源化合物、锰源化合物、含M化合物和锂源化合物总质量的lwt% 10wt%。优选的于，所述悬浮液的固含量为20wt°/T40wt%。优选的，所述加热的温度为150°C ^250°C ；所述加热的时间为5tTl5h。优选的，所述焙烧的温度为500°C ^700oC ；所述焙烧的时间为2tT8h。本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料，包括多片片状碳复合磷酸锰锂材料，所述多片片状碳复合磷酸锰锂材料呈放射状排列；所述磷酸锰锂具有式(I)所示化学式 LiMrvxMxPO4(I);其中，O < x < O. 2 ;M 为 Ti、Co、Fe、Mg、Al、Cr 和 Nb 中一种。本专利技术提供的锂离子电池正极材料由片状的碳复合磷酸锰锂组成，所述多片片状碳复合磷酸锰锂呈放射状排列，这样的取向生长缩短了锂离子在磷酸锰锂颗粒中的扩散路径，提高了正极材料的导电率；同时片状碳复合磷酸锰锂组成的三维立体结构的形貌增大了材料的比表面积，从而扩大了正极材料与电解液的接触和浸润面积，使锂离子脱嵌和传递更加迅速，并且使得正极材料与电池导电添加剂的混合更加充分和均匀，进一步地提高了正极材料的导电率， 从而使本专利技术提供的锂离子电池正极材料具有较高的放电容量和循环性能，使其具有较高的稳定性。实验结果表明，本专利技术提供的锂离子电池正极材料的首次放电容量可达160mAh/附图说明图I为本专利技术实施例图2为本专利技术实施例图3为本专利技术实施例图4为本专利技术实施例图5为本专利技术实施例图6为本专利技术实施例图7为本专利技术实施例图8为本专利技术实施例I得到的正极材料的XRD谱图；I得到的正极材料放大10. Ok倍的扫描电镜照片；I得到的正极材料放大50. Ok倍的扫描电镜照片；I得到的正极材料在WD为5. 6mm的透射电镜照片； I得到的正极材料在WD为4. 6mm的投射电镜照片； I和比较例I得到的正极材料首次放电比容量曲线 2得到的正极材料的首次放电比容量曲线；3得到的正极材料首次放电比容量曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种锂离子电池正极材料，包括多片片状碳复合磷酸锰锂材料组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料，包括多片片状碳复合磷酸锰锂材料，所述多片片状碳复合磷酸锰锂材料呈放射状排列；所述磷酸锰锂具有式（I）所示化学式：LiMn1?xMxPO4（I）；其中，0＜x＜0.2；M为Ti、Co、Fe、Mg、Al、Cr和Nb中一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘兆平，夏永高，陈立鹏，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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