一種鋰電池正極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電池電極材料的制備領(lǐng)域，具體設(shè)及一種裡電池正極材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源短缺已日益成為當(dāng)今社會(huì)最為核屯、的問(wèn)題之一，為此人們也在努力的探索發(fā) 現(xiàn)新型能源，用W替代不可再生的且日益枯竭的化石能源。到目前為止，已有多種綠色新能 源被運(yùn)用于社會(huì)生活中，比如，裡離子電池、蓄電池、燃料電池化及太陽(yáng)能電池等。其中，裡 離子電池在過(guò)去的幾十年里已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，作為二次電池的裡電池已經(jīng)在當(dāng)今社 會(huì)生活中發(fā)揮了不可替代的作用。但是，作為新能源的重要組成部分，裡電池的發(fā)展境況在 面對(duì)當(dāng)今社會(huì)對(duì)新能源的要求上表現(xiàn)得略顯乏力。主要的原因就在于近年來(lái)裡離子電池正 極材料的研究進(jìn)展有限，目前社會(huì)上運(yùn)用的主要還是停留在由Co、Ni、MnW及化構(gòu)成的富 裡金屬氧化合物(而負(fù)極的研究在近年來(lái)相對(duì)已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展)，如鉆酸裡、儘酸裡 W及憐酸鐵裡等。
[0003] 因此，W-種全新的合成路徑，獲得新型結(jié)構(gòu)的裡電池正極材料，尋求突破現(xiàn)有正 極材料合成方法的定性思維，已經(jīng)成為業(yè)界普遍關(guān)注的問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種裡電池正極材料及其制備方法。 該裡電池正極材料的活性成分是八面體單晶化合物，具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，如較高的首 次充放電比容量，良好的離子電導(dǎo)率。
[0005] 為了達(dá)到本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種裡電池正極材料，其活性材料為八面體單晶化合物，其分子式為 (NH3CH2CH2NH3)2ILie[V12B1A4(OH)S]}。
[0006] 所述的活性材料的制備方法為： (1) 取偏饑酸錠，棚酸，氯化裡，乙酸鉆，草酸，置于內(nèi)襯為聚四氣乙締的高壓反應(yīng)蓋中， 加入蒸饋水，混合均勻，磁力攬拌30min; (2) 然后用乙二胺調(diào)節(jié)抑值至8. 00~8.50 ; (3) 最后將反應(yīng)蓋置于160 °C下恒溫120小時(shí)后，使之自然冷卻至室溫，抽濾得到棟色 的八面體單晶化合物。
[0007] 步驟（1)中偏饑酸錠、棚酸、氯化裡、乙酸鉆、草酸的質(zhì)量比為：2:7:8:1:3。
[000引所述的裡電池正極材料，由W下組分按照重量份制備而成：(畑3邸2邸2畑3)2|1王6 [Vi2Bis054(OH)J}活性材料80~85份，導(dǎo)電材料10~15份，粘接材料5~10份。
[0009] 所述的活性材料在使用前需進(jìn)行預(yù)處理：將晶體材料研磨成粉末，并將粉末置于 120°C的真空干燥箱中干燥24小時(shí)。
[0010] 所述的裡電池正極材料的應(yīng)用：W裡片為負(fù)極，WImol/L的LiPI^e為電解液，組裝 成扣式電池。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于： 1) 本發(fā)明的活性材料制備方法簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得，易于獲得； 2) 本發(fā)明的活性材料為八面體單晶化合物，是一種全新的結(jié)構(gòu)類型，作為裡電池正極 材料使用，能使裡離子正極材料具備優(yōu)良的電化學(xué)性能，如較高的首次充放電比容量，良好 的離子電導(dǎo)率。
【附圖說(shuō)明】
[001引圖1是化合物（NH3CH2CH2NH3)2ILie[VizBl訴54伽)S] }的晶體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是化合物（畑3邸2邸2畑3)2|116 [Vi2Bis054(0H)s]}的邸D粉末衍射圖； 圖3是化合物（畑3邸2邸2畑3)2|116 [Vi2Bis054(0H)s]}的紅外譜圖； 圖4是化合物（NHsCHzCHzNHs)ZlLie[Vi2Bis054(OH)JI的紫外可見固體漫反射光譜圖； 圖5是化合物（畑3邸2邸2畑3)2{116 [Vi2Bis054(0H)s]}的熱重分析譜圖； 圖6是電池的循環(huán)伏安曲線； 圖7是電池的首次充放電曲線； 圖8是電池的充放電曲線； 圖9是電池的循環(huán)特性曲線； 圖10是電池的交流阻抗曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明用下列實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí) 施例。
[0014] 實(shí)施例1 裡電池正極材料制備方法，包括如下步驟： (1)活性材料的合成：稱取偏饑酸錠0. 2000g，棚酸0. 7000g，氯化裡0. 8000g，乙酸 鉆0.1000g，草酸0.3000g，置于25. 00ml的內(nèi)襯為聚四氣乙締的高壓反應(yīng)蓋中，加入蒸 饋水10. 00ml,混合均勻，磁力攬拌30min后用乙二胺調(diào)節(jié)抑值至8. 20。最后將反應(yīng)蓋置 于160°C下恒溫120小時(shí)后，然后使之自然冷卻至室溫。抽濾得到棟色的八面體單晶化合 物（按饑計(jì)算產(chǎn)率約為70%)。雖然乙酸鉆的化學(xué)成分并沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果上得W體 現(xiàn)，但是據(jù)多次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，缺乏乙酸鉆便無(wú)法獲得該化合物，乙酸鉆在合成實(shí)驗(yàn)中可 能起著礦化劑的作用。
[0015] (2)活性材料的預(yù)處理：將晶體材料研磨成粉末，并將粉末置于120DC的真空干 燥箱中干燥24小時(shí)，W便最大程度的去除材料中的水分； (3)正極材料的制備：按照重量份計(jì)，由W下組分制備而成，活性材料80~85份，導(dǎo)電材 料10~15份，粘接材料5~10份，所述導(dǎo)電材料為乙烘黑。
[0016] 活性材料的單晶衍射解析 X-射線單晶衍射法是目前測(cè)定單晶結(jié)構(gòu)最常用且有效的方法。圖1是在福州大學(xué)物 理化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科公共測(cè)試中屯、的化gakuR-Axis-ParidWeissenbergeIP衍射儀上， 于293(2)K溫度下，采用石墨單色化的Mo祀Ka射線（A=O. 71073A)W0-2 0掃描方 式在一定范圍內(nèi)進(jìn)行晶體晶胞參數(shù)的測(cè)定和衍射強(qiáng)度數(shù)據(jù)的收集。選擇I〉2O(I)的獨(dú)立 衍射點(diǎn)，用于單晶結(jié)構(gòu)解析。
[0017]表1化合物的晶體學(xué)數(shù)據(jù)
活性材料的表征 (I)XRD粉末衍射表征 X-射線粉末衍射數(shù)據(jù)是在福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中屯、的化gaku公Mini-FlexII臺(tái)式粉末衍射儀上測(cè)定所得。衍射儀采用X'Celerator探測(cè)器，化祀Ka(A=I. 54178A) 福射，掃描范圍2 0為滬~55%掃描步長(zhǎng)為0.02'>'3 1，掃描速率為0.Isec'stepi。如圖2 所示測(cè)試結(jié)果表明化合物的XRD衍射峰位與通過(guò)單晶數(shù)據(jù)模擬出來(lái)的峰位相一致，說(shuō)明粉 末為純相。
[0018] (2)紅外光譜表征 紅外光譜是室溫下使用我校物理化學(xué)重點(diǎn)學(xué)科的化rkin-ElmerSpectrum2000FT-IR光譜