一种新型锂离子电池正极材料及使用此正极材料的锂离子二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型锂离子二次电池用正极材料—NbOx(x=1~2)。含有此活性物质的正极材料与负极为锂片制成的锂离子二次电池的特征在于其充放电电压平台分别为1.8V和1.6V，具有良好的充放电循环性能和环境友好无污染等特性。NbOx(x=1~2)是一种具有应用前景的高容量、高安全新型锂离子电池正极材料。
【专利说明】一种新型锂离子电池正极材料及使用此正极材料的锂离子二次电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型锂离子电池正极材料及其用此正极材料的锂离子二次电池，属于新能源材料领域。
【背景技术】
[0002]锂离子电池至20世纪90年代以来，被广泛应用于笔记本电脑、数码像机、移动电话等便携式电子设备。同时也被大规模应用于储能设备。随着锂离子电池的逐步商业化，正极材料作为锂离子电池的关键材料，制约着锂离子电池的性能和价格。
[0003]目前，广泛使用的锂离子电池正极材料有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等。钴酸锂综合性能好，但其安全性能较差。镍酸锂能量密度较高，但价格较高并同样存在安全隐患，且钴、镍有毒性，对环境有污染。锰酸锂价格便宜、安全性能好，但高温循环性能较差。磷酸铁锂近年来广泛用于动力电池行业，有着原料来源广泛、安全性高、比容量大等特性，但是其离子扩散率低、电子电导率低的缺陷限制了其大电流的充放电性能。
[0004]针对上述几种正极材料的优缺点，需要一种新的原料来源丰富、对环境友好、安全性能好、比容量高、循环性能好的锂离子二次电池新型正极材料。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种新型锂离子二次电池用正极材料NbOx(X=H)及其使用此材料的锂离子二次电池。
[0006]一种新型锂离子二次电池用正极材料，其化学式为NbOx(X=Il)。
[0007]使用此正极材料的锂离子二次电池，其特征在于:1.锂离子二次电池的正极活性物质为Nb0x(X=f2)。2.按照重量百分比正极活性物质:导电剂:粘结剂为(70^95): (2^10): (2^10)的比例，进行混合，混合均匀后涂布在集流体上，烘干压片成正极片。3.负极可以采用锂片，石墨，碳硅复合材料，锂钛氧，锡基材料等锂离子电池负极材料中的至少一种。
[0008]使用此正极材料的锂离子二次电池，所述的导电剂为导电炭黑、石墨、乙炔黑、活性炭纤维、碳纳米管、金属粉、碳纳米纤维、导电聚合物、石墨烯的至少一种。
[0009]使用此正极材料的锂离子二次电池，所述的粘结剂为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、SBR橡胶、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、氟化橡胶、聚氨酯的至少一种。
[0010]本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果:1.本发明提供了一种新型的锂离子二次电池用正极材料一NbOx(X=Il)，该材料晶格缺陷多，具有良好的导电性，易于锂离子的在晶格的脱嵌和扩散，在锂离子二次电池正极材料中有广泛的应用前景。2.本发明所提供的Nb0x(x=f2)，相比传统的正极材料，有原料来源较为丰富、对环境友好污染、高容量、安全性能好和循环性能好等优点，有良好的应用前景。【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明制备的新型正极材料NbO的锂离子二次电池0.1C充放电循环图。
[0012]图2为本发明制备的新型正极材料NbO2的锂离子二次电池0.1C充放电循环图。
【具体实施方式】
[0013]实施例1将NbO、导电炭黑、PVDF按质量比80:10:10的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以金属锂片为负极，IM的LiPF6为电解液CELL GARD2003为隔膜组装成扣式电池。对该NbO正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为1.0V~3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0014]实施例2将NbO、乙炔黑、聚乙烯醇按质量比90:5:5的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以石墨为负极，IM的LiPF6为电解液，CELL GARD 2003为隔膜组装成扣式电池。对该NbO正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为1.0V~3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0015]实施例3将NbO、活性炭纤维、聚乙烯按质量比85:10:5的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以碳硅复合材料为负极，IM的LiPF6为电解液，CELL GARD 2003为隔膜组装成扣式电池。对该NbO正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为1.0V~3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0016]实施例4将NbO、碳纳米管、聚丙烯按质量比90:5:5的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以锡基材料为负极，IM的LiPF6为电解液，CELL GARD2003为隔膜组装成扣式电池。对该NbO正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为1.0V~3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0017]实施例5将NbO2、碳纳米纤维、羧甲基纤维素钠按质量比90:2:8的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以锡基材料为负极，IM的LiPF6为电解液，CELL GARD 2003为隔膜组装成扣式电池。对该NbO2正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为1.0V~3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0018]实施例6将NbO2、石墨烯、聚氨酯按质量比88:10:2的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以Li4Ti5O12材料为负极，IM的LiPF6为电解液，CELLGARD 2003为隔膜组装成扣式电池。对该NbO2正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为0.5V~3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0019]实施例7将NbO2、镁粉、聚四氟乙烯按质量比84:8:8的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以钛酸锂材料为负极，IM的LiPF6为电解液，CELLGARD 2003为隔膜组装成扣式电池。对该NbO2正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为0.5V~3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0020]实施例8将NbO2、石墨、SBR按质量比85:5:10的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以锂片为负极，IM的LiPF6为电解液，CELL GARD 2003为隔膜组装成扣式电池。对该NbO2正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为1.0V~3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0021]实施例9将NbO及NbO2(各50%)、石墨、SBR按质量比70:20:10的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以锂片为负极，IM的LiPF6为电解液，CELLGARD 2003为隔膜组装成扣式电池。对该正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为1.0疒3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0022]实施例10将NbO及NbO2混合物(NbO 30%)、石墨、SBR按质量比80:10:10的比例混合，涂在集流体上120°C真空干燥12h制成锂电池正极。以锂片为负极，IM的LiPF6为电解液，CELL GARD 2003为隔膜组装成扣式电池。对该正极材料的锂离子二次电池进行电化学性能测试，充放电电压为1.0疒3.0V。本实例产品的电化学性能见表1。
[0023]表1
【权利要求】
1.一种新型锂离子二次电池用正极材料，其化学式为NbOx(X=Il)。
2.如权利要求1所述，使用此正极材料的锂离子二次电池，其特征在于锂离子二次电池的正极活性物质为NbOx(x=l~2)，可以是NbO、NbO2中的一种或它们的混合物以及它们的中间价态化合物。
3.如权利要求2所述，使用此正极材料的锂离子二次电池，按照重量百分比正极活性物质:导电剂:粘结剂为(70、5): (2^10): (2^10)的比例进行混合，混合均匀后涂布在集流体上，烘干压片成正极片。
4.如权利要求2所述，使用此正极材料的锂离子二次电池，负极可以采用锂片、石墨、碳硅复合材料、锂钛氧、锡基材料等锂离子电池负极材料中的至少一种。
5.如权利要求2所述，使用此正极材料的锂离子二次电池，所述的导电剂为导电炭黑、石墨、乙炔黑、活性炭纤维、碳纳米管、金属粉、碳纳米纤维、导电聚合物、石墨烯的至少一种。
6.如权利要求2所述，使用此正极材料的锂离子二次电池，所述的粘结剂为聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、SBR橡胶、羧甲基纤维素钠、聚偏氟乙烯、氟化橡胶、聚氨酯的至少一种。`
【文档编号】H01M10/0525GK103872301SQ201210542886
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年12月15日 优先权日:2012年12月15日
【发明者】李荐, 刘雯雯, 周宏明 申请人:湖南省正源储能材料与器件研究所