(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 102903911 A (43)申请公布日 2013.01.30 |
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(21)申请号 CN201110213496.7
(22)申请日 2011.07.28
(71)申请人 中北国技(北京)科技有限公司
地址 100190 北京市海淀区中关村东路95号自动化大厦525室
(72)发明人 徐厚宝 葛勇
(74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任公司
代理人 周长兴
(51)Int.CI
H01M4/58
(54)发明名称
(57)摘要
一种锂电池正极材料，通式为LixFe1-yMnyPO | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种锂电池正极材料，具有如下通式：
LixFe1-yMnyPO<Sub>4</Sub>·z(Li<Sub>a</Sub>MbNcPO<Sub>4</Sub>)
其中，通式LixFe1-yMnyPO<Sub>4</Sub>中，0.9≤x＜1.0，0＜y≤1；
通式Li<Sub>a</Sub>MbNcPO<Sub>4</Sub>中，1.15≤a≤1.25，0≤b≤1.25，0≤c≤1.25，1.15≤b+c≤1.25，0＜z≤0.3；M和N分别为铁、钴、镍、锰、钒、铌、锆和钛中的一种。
2.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其中，具有如下通式：
Li<Sub>0.95</Sub>Fe<Sub>0.9</Sub>Mn<Sub>0.05</Sub>PO<Sub>4</Sub>·0.025(Li<Sub>1.25</Sub>Fe<Sub>1.23</Sub>PO<Sub>4</Sub>)。
3.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其中，具有如下通式：
Li<Sub>0.95</Sub>Mn<Sub>0.95</Sub>PO<Sub>4</Sub>·0.05(Li<Sub>1.2</Sub>Fe<Sub>1.2</Sub>PO<Sub>4</Sub>)。
4.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其中，具有如下通式：
Li<Sub>0.95</Sub>Fe<Sub>0.5</Sub>Mn<Sub>0.45</Sub>PO<Sub>4</Sub>·0.05(Li<Sub>1.2</Sub>Fe<Sub>0.9</Sub>Mn<Sub>0.3</Sub>PO<Sub>4</Sub>)。
5.一种制备权利要求1所述的锂电池正极材料的方法，主要步骤包括：
1)按照通式LixFe1-yMnyPO<Sub>4</Sub>中，0.9≤x＜1.0，0＜y≤1的摩尔比称取各元素化合物混合，并于惰性气氛中300～800℃恒温锻烧； 2)按照通式Li<Sub>a</Sub>MbNcPO<Sub>4</Sub>中，1.15≤a≤1.25，0≤b≤1.25，0≤c≤1.25，1.15≤b+c≤1.25，0＜z≤0.3的摩尔比称取各元素化合物混合；M和N所代表的元素选自铁、钴、镍、锰、钒、铌、锆和钛中的一种；
3)将步骤1和步骤2制得的材料按通式LixFe1-yMnyPO<Sub>4</Sub>·z(Li<Sub>a</Sub>MbNcPO<Sub>4</Sub>)所示的比例混合后，于惰性气氛中500～900℃恒温锻烧得到目标产物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，步骤2中的化合物分别选自氧化物、草酸盐、磷酸盐或碳酸盐。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其中，步骤1和步骤2混合是采用球磨混合。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，球磨时添加有球磨助剂。
9.权利要求1所述的锂电池正极材料在锂电池中的应用。
说 明 书
技术领域
本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种锂电池正极材料。
本发明还涉及上述材料的制备方法。
本发明还涉及上述材料的应用。
背景技术
锂离子二次电池因其比能量高、循环寿命长并且放电性能稳定，而成为目前较理想的电源，尤其在各种便携式电子产品中的用途更为广泛。锂离子二次电池中的正极材料常采用磷酸锂铁(分子式LiMPO<Sub>4</Sub>，Lithium IronPhosphate，又称磷酸铁锂、锂铁磷，简称LF
P，分子式中的M可以是任何金属，包括Fe、CO、Mn、Ti等)，常用作锂离子电池的正极材料，称为LFP电池。LFP电池和一般锂电池相比较，最大不同点是LFP电池完全没有过热或爆炸等安全性顾虑，再加上电池循环寿命约是锂电池的4～5倍，高于锂电池8～10倍高放电功率(可瞬间产生大电流)，加上同样能量密度下整体重量，约较锂电池减少30～50％。因此受到军事、汽车、电池等与电能相关领域的重视。
由于LFP的物理结构为橄榄石结构，受结构上的限制，整体的离子扩散性与电子传导率不佳。为了改善这些不良的传导率的问题，通常的作法会采取将材料微小化或掺杂其它金属原子使分子能阶降低。由于这些方法的条件不易控制，故制造成本相当高。目前，工业上制造此类化合物均采用湿法，必须经过干燥后才能进行烧结，大大增加了能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种锂电池正极材料。
本发明的又一目的在于提供一种制备上述材料的方法。
为实现上述目的，本发明提供的锂电池正极材料，具有如下通式：
LixFe1-yMnyPO<Sub>4</Sub>·z(Li<Sub>a</Sub>MbNcPO<Sub>4</Sub>)；其中：
通式LixFe1-yMnyPO<Sub>4</Sub>中，0.9≤x＜1.0，0＜y≤1；
通式Li<Sub>a</Sub>MbNcPO<Sub>4</Sub>中，1.15≤a≤1.25，0≤b≤1.25，0≤c≤1.25，1.15≤b+c≤1.25，0＜z≤0.3；M和N分别为铁、钴、镍、锰、钒、铌、锆和钛中的一种。
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