F复合正极材料及其制备方法_3

文档序号:9789453阅读:来源:国知局
4F复合正极材料产品的扫描电子显微镜图片如图3 所示,由图3可见经过机械活化制备的氣憐酸饥裡颗粒细小且均匀,仔细观察发现表面有些 许片状材料包覆在表面,经抓S能谱分析可W判定表面包覆材料为MoS2。运说明使用本方法 合成的材料能够有效形成层状MoS2均匀包覆氣憐酸饥裡颗粒的表面。
[0051] 本实施例得到的MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料的X射线衍射分析图谱如图4所示, 由图4中XRD图谱可W发现,层状MoS2包覆未改变氣憐酸饥裡材料的晶格结构,说明MoS2未进 入晶格内部,而通过观察比较可W发现,包覆材料在14附近有一个关于MoS2的微弱特征峰, 说明复合正极材料中存在MoS2包覆在材料氣憐酸饥裡颗粒表面。
[0052] 将本实施例得到的MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料组装成扣式电池测其高溫条件下 充放电性能。在3V~4.5V的电压范围内,测试MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料与C/LiVP〇4F复 合材料在高溫条件下的充放电性能。图5为材料在0.2C( IC= 156mA g-i)充放电倍率下的首 次充放电曲线图,如图5所示,本发明MoS2/C/LiVP〇4F首效为81.3%,远高于C/LiVP〇4F复合 材料的71.8%,且两种材料首次放电比容量都达到了 HOmAh g-i W上。图6为M0S2/C/ LiVP04F复合正极材料和C/LiVP04F复合材料在0.5C、55°C条件下循环性能曲线图,由图可W 明显发现,使用MoS2包覆改性的材料在高溫条件下具有较好的容量保持率,在50次循环后 容量保持率为85.5%,未包覆改性界面性能的C/LiVP化F复合材料则只有62.1 %的容量保 持率。说明MoS2包覆形成的多层核壳结构MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料能够改善氣憐酸饥 裡材料界面性能,提高氣憐酸饥裡正极材料高溫循环性能。
[0化3]实施例2:
[0054] 一种本发明的MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料,为多层核壳结构,WLiVPCkF为内核, 中间层为无定形碳,最外层为MoS2。
[0055] 本实施例的MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料的制备方法,包括W下步骤:
[0056] (1)通过机械活化法制备出表面包覆无定型碳的C/LiVP〇4F复合材料;合成的复合 正极材料中C的质量占 LiVPCkF质量的1.3wt%。
[0057] (2)将钢酸锭和硫脈溶于蒸馈水中配制成溶液,在反应蓋中通过水热法在180°C溫 度下反应16h合成层状MoS2。
[005引(3)将步骤(2)制备的层状MoS2,缓慢加入酒精中,加入过程中伴随持续揽拌并使 用超声辅助,加入完毕后继续超声辅助震荡化,取适量MoS2分散液,加入适量酒精配成MoS2 浓度为3mg ml/i的分散液,并分散得到分散均匀的层状M0S2分散液。
[0化9] (4)分别按照二硫化钢占氣憐酸饥裡质量的Iwt. %、2wt. %和3wt. %的量,称取S 份步骤(1)制备得到的C/LiVP〇4F复合材料和立份步骤(3)制备的分散液混合,使用磁力揽 拌器将混合溶液在80°C溫度下持续揽拌至溶液形成浆状混合物,将浆状混合物转移至真空 干燥箱中干燥12h,得到S种MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料前驱体。
[0060] (5)将步骤(4)得到的S种MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料前驱体充分研磨成细碎颗 粒,然后在500°C加热化,即得到S种MoS2/C/Li VP04F复合正极材料。
[0061 ]将本实施例得到的S种MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料与C/LiVP〇4F复合材料分别 组装成扣式电池测其高溫条件下充放电性能。在55°C高溫条件下,测得包覆材料在0.5C充 放电速率下的电化学性能,其详细数据见表1。
[0062]表1实施例2的实验条件和结果
[0064] 注:表1中的比例是指二硫化钢占氣憐酸饥裡的质量分数。
[0065] 从表1中可W看出,C/LiVP〇4F复合材料50次循环容量保持率只有62.1%,而通过 不同比例二硫化钢原位包覆的MoS2/C/LiVP〇4F复合正极材料,容量保持率均在84.0 % W上, 因而可W证明使用本发明方法合成的层状二硫化钢包覆C/LiVP〇4F形成的MoS2/C/LiVP〇4F 复合正极材料,能够有效改善其在高溫条件下的稳定性。
[0066] 实施例3:
[0067] 一种本发明的MoS2/C/LiVP〇4F复合材料,为多层核壳结构,WLiVPCkF为内核,中间 层为无定形碳,最外层为1〇52;1〇52的质量占1;[¥口化尸的质量的2?^%;无定形碳的质量占 LiVPCkF 质量的 2. Owt %。
[006引本实施例的MoS2/C/Li VP04F复合材料的制备方法,包括W下步骤:
[0069] (1)通过机械活化法制备出表面包覆无定型碳的C/LiVP〇4F复合材料;合成的复合 正极材料中C的质量占 LiVPCkF质量的2. Owt%。
[0070] (2)将钢酸锭和硫脈溶于蒸馈水中配制成溶液,在反应蓋中通过水热法在220°C溫 度下反应Hh合成层状MoS2。
[0071] (3)将步骤(2)制备的层状M0S2,缓慢加入酒精中,加入过程中伴随持续揽拌并使 用超声辅助,加入完毕后继续超声辅助震荡化,分别称取4份分散液,加入适量酒精配成 MoS2浓度分别为1、2、4、Smg mL-i的分散液,从而得到浓度分别为1、2、4、Smg mL-i的分散均匀 的层状MoS2分散液。
[0072] (4)均按照二硫化钢占氣憐酸饥裡质量的2wt. %的量,称取步骤(1)制备得到的C/ LiVPCkF复合材料加入到步骤(3)制备的4份分散液中,使用磁力揽拌器将混合溶液在80°C 溫度下持续揽拌至溶液形成浆状混合物,将浆状混合物转移至真空干燥箱中干燥12h,得到 4份MoS2/C/Li VP04F复合材料前驱体。
[0073] (5)将步骤(4)得到的4份MoS2/C/LiVP〇4F复合材料前驱体充分研磨成细碎颗粒,然 后在500°C加热化,即得到4份MoS2/C/Li VP04F复合材料。
[0074] 将本实施例得到的MoS2/C/LiVP〇4F复合材料组装成扣式电池测其高溫条件下充放 电性能。在55°C高溫条件下,测得包覆材料在0.5C充放电速率下的电化学性能,其详细数据 见表2。
[0075] 表2实施例3的实验条件和结果
[0077]从表2中可W发现,分散液浓度对包覆效果产生决定性影响,选取适量分散液浓度 (2mg ml/i),材料表现出优异的高溫性能,而分散液浓度过高会导致颗粒不能均匀包覆,从 而不能实现对Li VPCkF高溫性能的有效改善。
[007引实施例4:
[0079] 一种本发明的MoS2/C/LiVP〇4F复合材料,为多层核壳结构,WLiVPCkF为内核,中间 层为无定形碳,最外层为1〇52;1〇52的质量占1;[¥口化尸的质量的2?^%;无定形碳的质量占 LiVPCkF 质量的 0. Swt %。
[0080] 本实施例的MoS2/C/LiVP〇4F复合材料的制备方法,包括W下步骤:
[0081] (1)通过机械活化法制备出表面包覆无定型碳的C/LiVP〇4F复合材料;合成的复合 正极材料中C的质量占 LiVPCkF质量的0.8wt%。
[0082] (2)将钢酸锭和硫脈溶于蒸馈水中配制成溶液,在反应蓋中通过水热法在160°C溫 度下反应24h合成层状MoSs。
[0083] (3)将
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