專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種鋰離子電池正極復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于納米材料和化學(xué)電源
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及鋰離子電池的碳納米管或碳納米纖維正極復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：鋰離子電池作為目前高比能量的一種新型綠色二次電池，在移動(dòng)電話(huà)、筆記本電腦、攝像機(jī)等市場(chǎng)中均占據(jù)主角地位，己經(jīng)成為小型民用電子產(chǎn)品的主要電源。隨著高功率的鋰離子電池組的研究開(kāi)發(fā)，鋰離子電池的應(yīng)用向著電動(dòng)汽車(chē)、宇航衛(wèi)星、軍事通訊、航空航海等領(lǐng)域迅速拓展。但是困擾鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)普及應(yīng)用的關(guān)鍵性技術(shù)幾乎都集中在能夠兼有高容量、快速充放電能力以及低造價(jià)的電極材料上。事實(shí)上，鋰離子電池正極材料的導(dǎo)電性很差，其電導(dǎo)率在10—4-10—^/cm之間。為增強(qiáng)正極材料的導(dǎo)電性，在正極的制作過(guò)程中需要摻加5-20wt，Q/。的導(dǎo)電碳黑。由于碳納米管/纖維具有特殊的一維纖維狀結(jié)構(gòu)，其高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性和高比表面積等特性受到的關(guān)注。由于碳納米管在管壁間存在著離域大7l鍵，其軸向的導(dǎo)電性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳黑，因此國(guó)內(nèi)外很多研究者將碳納米管或碳納米纖維用作鋰離子電池的導(dǎo)電劑。現(xiàn)有鋰離子電池正極材料及其制備方法，如公開(kāi)號(hào)為CN101087017A的"高功率大容量鋰離子電池正極極片及其制作方法"專(zhuān)利，公開(kāi)的正極極片的組成包括正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和集流體，其中正極材料、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)分別為75-95%,2-15%，1-15%，其正極材料為磷酸鐵鋰，或經(jīng)改性后的磷酸鐵鋰，或者磷酸鐵鋰和鈷酸鋰或錳酸鋰的混合物。其導(dǎo)電劑為碳納米管、碳纖維、乙炔黑、超導(dǎo)碳黑、導(dǎo)電石墨中的一種或兩種或兩種以上混合物，其中必須有一種碳納米管。其正極極片的制作方法是首先制備碳納米管和碳纖維的超聲分散溶液和粘結(jié)劑溶液，再將乙炔黑、導(dǎo)電石墨和正極材料混和并研磨后，加入到超聲分散溶液中并混和均勻，在加入粘結(jié)劑溶液并混和均勻，然后用溶劑稀釋至粘度為500-10000Pa,s的正極漿料，最后將正極漿料涂覆在集流體上，經(jīng)真空干燥、輥壓制成正極極片。但是，該發(fā)明采用碳納米管作為導(dǎo)電劑，由于碳納米管的造價(jià)高，若將碳納米管大規(guī)模用作鋰離子電池的導(dǎo)電劑，這勢(shì)必會(huì)增大正極的生產(chǎn)成本；而且使用之前對(duì)碳納米管的預(yù)處理會(huì)破壞其層狀結(jié)構(gòu)的有序性，另外，碳納米管的比表面能很大，僅靠超聲分散難以保證碳納米管的分散均勻性，從而降低正極材料的電導(dǎo)率和快速充放電能力。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的g的在于針對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池正極材料及其制備方法的不足之處，提供一種鋰離子電池正極復(fù)合材料及其制備方法，該方法具有生產(chǎn)成本低，從根本上改變碳納米管或碳納米纖維與正極活性物質(zhì)的結(jié)合方式，解決了碳納米管或碳納米纖維的分散性問(wèn)題，提高/正極材料的快速充放電能力，降低了正極復(fù)合材料的生產(chǎn)成本。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下正極活性物質(zhì)為80~99wt.%碳納米管或碳納米纖維為1~20wt.%其中正極活性材料可以為層狀型化合物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iNi^-yCOxMy02，(式屮的M為Al、Mg、Mn或Cr，0《x《l，0《y《l，且x+y《l)、或者尖晶石型化合物(其化學(xué)式為L(zhǎng)iMn204)、橄欖石型化合物(其化學(xué)式為L(zhǎng)iFeP04)、或上述化合物經(jīng)過(guò)晶格摻雜或表面碳包覆處理后的化合物；碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的制備方法是采用化學(xué)氣相沉積工藝在正極活性物質(zhì)的表面卜.原位生長(zhǎng)出碳納米管或碳納米纖維，即先將催化劑負(fù)載在正極活性物質(zhì)的表面上，然后在高溫條件下、在碳?xì)浠旌蜌夥罩羞M(jìn)行化學(xué)氣相沉積而得到最終產(chǎn)品。具體方法歩驟如下(1)制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液先按照正極活性物質(zhì)催化劑的質(zhì)量比為100:o.iio的配比，將正極活性物質(zhì)和催化劑溶解在溶劑中，攪拌均勻后制成濃度為0.01~10g/ml混和溶液；其正極活性物質(zhì)為層狀型化合物，其化學(xué)式為L(zhǎng)iNi"x.yCoxMy02，(式中的M為A1、Mg、Mn或Cr，0《x《l，0《y《l，且x+y《1)、或者尖晶石型化合物(其化學(xué)式為L(zhǎng)iMn204)、或者橄欖石型化合物(其化學(xué)式為L(zhǎng)iFeP04)、或上述化合物經(jīng)過(guò)晶格摻雜或表面碳包覆處理后的化合物；其催化劑為含有C(^+、Ni2+、Fe3+、Fe2+、Mg2—、A產(chǎn)中的一種或兩種的化合物，當(dāng)催化劑為兩種化合物時(shí)，兩種化合物中金屬陽(yáng)離子的摩爾比為1:1~10;其溶劑為水或無(wú)水乙醇或丙酮；(2)加熱蒸發(fā)除溶劑第(1)步完成后，將第(1)步制備出的混和溶液加熱蒸發(fā)除掉溶劑，加熱溫度為40-100°C,就制備出表面負(fù)載催化劑的正極活性物質(zhì)；(3)化學(xué)氣相沉積在第(2)步完成后，將第(2)步制備出的表面負(fù)載催化劑的正極活性物質(zhì)放置于高溫氣氛爐中，先通入惰性氣體，(即高純氮?dú)?、或氦氣、或氬?，在惰性氣氛中、在溫度400900°C下恒溫加熱0.5~2小時(shí)后，再通入碳?xì)浠旌蠚怏w(即乙烯、乙炔、二甲苯、甲垸、乙垸、正己烷、一氧化碳中的一種含碳?xì)怏w與氫氣的混合氣)，含碳?xì)怏w:氫氣的體積比為1:0.110，在溫度為40090(TC下恒溫加熱0.52小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，就制備出鋰離子電池正極復(fù)合材料。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后，主要有以下效果(1)本發(fā)明方法能將碳納米管或碳納米纖維直接樹(shù)立在iH極活性材料的表面上，從結(jié)構(gòu)上根本改變了碳納米管或碳納米纖維與IH極活性物質(zhì)的結(jié)合方式，使得作為導(dǎo)電劑的碳納米管或碳納米纖維與作為電極活性物質(zhì)的正極活性物質(zhì)結(jié)合成一個(gè)整體，構(gòu)造成具有海膽式結(jié)構(gòu)的新型正極復(fù)合材料，從根本上解決了碳納米管或碳納米纖維的分散性問(wèn)題；(2)本發(fā)明材料大大提高了正極材料的電導(dǎo)率、快速充放電性能和電化學(xué)容量，電化學(xué)性能優(yōu)越；(3)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，省掉了碳納米管或碳納米纖維的預(yù)處理工藝，降低了鋰離子電池正極復(fù)合材料的生產(chǎn)成本，便于推廣應(yīng)用。采用本發(fā)明方法制備出的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級(jí)電容器等新能源器件，也可以適用于導(dǎo)電導(dǎo)熱、催化劑載體、傳感器等材料中，應(yīng)用前景廣闊。圖1為本實(shí)施例7制備出的碳納米纖維與LiFeP04復(fù)合正極材料的掃描電鏡圖片。圖中1橄欖石型化合物L(fēng)iFeP04，2碳納米纖維。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1一種鋰離子電池新型正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)99wt.%碳納米纖維1wt%其中正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鈷氧化物，其化學(xué)式為L(zhǎng)iC()02。一種鋰離子電池正極復(fù)合材料制備方法的具體歩驟如下(1)制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)層狀型鋰鈷氧化物L(fēng)iCo02:催化劑硝酸鎳的質(zhì)量比為100:0.1的比例，將LiCo02和硝酸鎳溶解在水中并混和攪拌均勻，制成濃度為0.01g/ml混和溶液；(2)加熱蒸發(fā)除掉溶劑第(l)步完成后，將第(l)步制備出的混和溶液加熱至IOO"C蒸發(fā)除掉水為止，就制備出表面負(fù)載催化劑硝酸鎳的正極活性物質(zhì)LiCo02;(3)化學(xué)氣相沉積在第(2)歩完成后，將第(2)步制備出的表面載有催化劑硝酸鎳的IH極活性物質(zhì)LiCo02放置于高溫氣氛爐中，先通入高純氮?dú)?，在高純氮?dú)鈿夥罩?、在溫?0(TC下恒溫加熱0.5小時(shí)后，再將氣氛換成乙烷和氫氣的混合氣體(其中乙垸:氫氣的體積比為l:0.1)，在溫度為40(TC下恒溫加熱0.5小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，就制備出碳納米纖維與LiCo02復(fù)合的鋰離子電池正極材料。實(shí)施例2一種鋰離于電池正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為iH極活性物質(zhì)95wt.%碳納米纖維5wt%其中正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鎳鈷氧化物，其化學(xué)式為L(zhǎng)iNia7Coa302。一種鋰離子電池正極復(fù)合材料制備方法的具體歩驟如下(1)、制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)層狀型鋰鎳鈷氧化物L(fēng)iNia7Coa302:催化劑硝酸鈷的質(zhì)量比為100:1的比例，將LiNi().7COc.302和催化劑硝酸鈷溶解在無(wú)水乙醇中并混和攪拌均勻，制成濃度為0.1g/ml混和溶液；(2)、加熱蒸發(fā)除掉溶劑同實(shí)施例1，特征是加熱至50"C蒸發(fā)除掉無(wú)水乙醇為止；(3)、化學(xué)氣相沉積同實(shí)施例l，特征是先通入高純氮?dú)?，在溫度?5(TC下恒溫加熱0.5小時(shí)后，再將氣氛換成乙烯和氫氣的混合氣體(其中乙烯:氫氣的體積比為1:1)，在溫度為45(TC下恒溫加熱1.5小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出碳納米纖維與LiNia7Coa302復(fù)合的鋰離子電池正極材料。實(shí)施例3一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)90wt.%碳納米纖維10wt%其中，正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鎳鈷鋁氧化物，其化學(xué)式為L(zhǎng)iNia7C0a2Alai02。一種鋰離子電池正極復(fù)合材料制備方法的具體歩驟如下(1)制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照層狀型正極活性物質(zhì)LiNia7C0a2Alai02:催化劑硝酸鐵和硝酸鎳的混合物的質(zhì)量比為100:5的比例，(其中硝酸鐵中的Fe3+:硝酸鎳中的N產(chǎn)的摩爾比為1:1)，將LiNio.7Co(uAlcu02及硝酸鐵和硝酸鎳溶解在水中并混和攪拌均勻，制成濃度為5g/ml混和溶液；(2)加熱蒸發(fā)除掉溶劑同實(shí)施例l，特征是加熱至卯。C蒸發(fā)除掉水為止；(3)化學(xué)氣相沉積同實(shí)施例l，特征是先通入高純氮?dú)?，在溫度?0(TC下恒溫加熱1小時(shí)后，再將氣氛換成一氧化碳和氫氣的混合氣體(其中一氧化碳:氫氣的體積比為1:10)，在溫度為50(TC下恒溫加熱0.5小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出碳納米纖維與LiNio.7Co(uAl(n02復(fù)合的鋰離子電池新型正極材料。實(shí)施例4一種鋰離子電池新型正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)80Wt.%多壁碳納米管20wt%其中，正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鎳鈷錳氧化物，其化學(xué)式為L(zhǎng)iNi,/3Qn/3Mm/302。一種鋰離子電池正極復(fù)合材料制備方法的具體歩驟如下(1)、制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)層狀型鋰鎳鈷錳氧化物L(fēng)iNi1/3Co1/3Mn1/302:催化劑二茂鐵質(zhì)量比為100:10的比例，將LiNij/3CowMm/302和二茂鐵溶解在丙酮中并且混和攪拌均勻，制成濃度為10g/ml混和溶液；(2)、加熱蒸發(fā)除掉溶劑同實(shí)施例l，特征是加熱至4(TC蒸發(fā)除掉丙酮為止；(3)、化學(xué)氣相沉積同實(shí)施例l，特征是先通入高純氬氣，在溫度為900。C下恒溫加熱1小時(shí)后，再將氣氛換成二甲苯和氫氣的混合氣體(其中二甲苯:氫氣的體積比為1:0.5)，在溫度為90(TC下恒溫加熱2小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出單壁碳納米管與LiNi1/3Co1/3Mn1/302復(fù)合的鋰離子電池正極材料。實(shí)施例5一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)90wt.%碳納米纖維10wt%其中，正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鎳錳氧化物，其化學(xué)式為L(zhǎng)iNia5Mna502。一種鋰離子電池正極復(fù)合材料制備方法的具體步驟如下(1)、制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)層狀型鋰鎳錳氧化物L(fēng)iNia5Mn().502:催化劑硝酸亞鐵和硝酸鎂的混合物的質(zhì)量比為100:5的比例，(其中硝酸亞鐵中的F^+與硝酸鎂中的Mg^的摩爾比為l:10)，將LiNia5Mno.502及硝酸亞鐵和硝酸鎂溶解在水中并且混和攪拌均勻，制成濃度為5g/ml混和溶液；(2)、加熱蒸發(fā)除掉溶劑同實(shí)施例l，特征是加熱至80"C蒸發(fā)除掉水為止；(3)、化學(xué)氣相沉積同實(shí)施例l，特征是先通入高純氦氣，在溫度為70(TC下恒溫加熱1.5小時(shí)后，再將氣氛換成一氧化碳和氫氣的混合氣體(其中一氧化碳:氫氣的體積比為1:0.4)，在溫度為70CTC下恒溫加熱2小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出碳納米纖維與LiNia5Mna502復(fù)合的鋰離子電池新型正極材料。實(shí)施例6一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為iH極活性物質(zhì)85wt.%單壁碳納米管15wt%其中，正極活性物質(zhì)為經(jīng)表面碳包覆的尖晶石型鋰錳氧化物，其化學(xué)式為L(zhǎng)iMn204。一種鋰離子電池正極復(fù)合材料制備方法的具體歩驟如下(1)、制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)經(jīng)表面碳包覆的尖晶石型鋰錳氧化物L(fēng)iMn204:催化劑二茂鐵質(zhì)量比為100:10的比例，將LiMn204和二茂鐵溶解在丙酮中并混和攪拌均勻，制成濃度為5g/ml混和溶液；(2)、加熱蒸發(fā)除掉溶劑同實(shí)施例l，特征是加熱至4(TC蒸發(fā)除掉丙酮為止；(3)、化學(xué)氣相沉積同實(shí)施例l，特征是先通入高純氦氣，在溫度為60(TC下恒溫加熱2小時(shí)后，再將氣氛換成正己烷和氫氣的混合氣休(其中正己垸:氫氣的體積比為1:0.3),在溫度為60(TCK恒溫加熱1.5小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出單壁碳納米管與經(jīng)表面碳包覆的LiMn204復(fù)合的鋰離子電池正極材料。實(shí)施例7一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)90wt.%碳納米纖維10wt%其中正極活性物質(zhì)為橄欖石型磷酸鐵鋰，其化學(xué)式為L(zhǎng)iFeP04。一種鋰離子電池正極復(fù)合材料制備方法的具體歩驟如下(1)制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)橄欖石型磷酸鐵鋰氧化物L(fēng)iFeP04:硝酸鈷和硝酸鎳的混合物的質(zhì)量比為100:3的比例，(其中硝酸鈷中的Co"與硝酸鎳中的Ni^的摩爾比為1:5)，將LiFeP04及硝酸鈷和硝酸鎳溶解在無(wú)水乙醇中并且混和攪拌均勻，制成濃度為3g/ml混和溶液；(2)加熱蒸發(fā)除掉溶劑同實(shí)施例1，特征是加熱至60。C蒸發(fā)除掉無(wú)水乙醇為止；(3)化學(xué)氣相沉積同實(shí)施例l，特征是先通入高純氦氣，在溫度為65(TC下恒溫加熱1小時(shí)后，再將氣氛換成乙炔和氫氣的混合氣體(其中乙炔:氫氣的體積比為1:5)，在溫度為65(TC下恒溫加熱1.5小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出碳納米纖維與LiFeP04復(fù)合的鋰離子電池新型正極材料。試驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)施例7制備出的碳納米纖維與LiFeP04復(fù)合的正極材料進(jìn)行電化學(xué)性能的測(cè)試，測(cè)試條件為鋰片對(duì)電極，以lmol/LLiPF6溶于體積比為1:1的乙烯碳酸脂/二乙基碳酸脂(ethylcarbonate/diethylcarbonate,EC/DEC)為電解液，隔膜為Celgard2400，室溫20°C，截止電壓為3.0-4.3V，其測(cè)試結(jié)果如表格所示12<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從上述試驗(yàn)結(jié)果可知，碳納米纖維與LiFeP04復(fù)合的m極材料在充放電倍率為0.1C的條件下首次循環(huán)容量達(dá)到155mAh/g;在1C條件下首次循環(huán)容量達(dá)到143mAh/g;在10C條件下首次循環(huán)容量達(dá)到112mAh/g。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)采用本發(fā)明方法制備出的鋰離子電池正極復(fù)合材料具有高容量和快速充放電性能。權(quán)利要求1、一種鋰離子電池正極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)80～99wt.％碳納米管或碳納米纖維1～20wt.％其中正極活性材料為層狀型化合物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iNi1-x-yCoxMyO2，式中的M為Al、Mg、Mn或Cr，0≤x≤1，0≤y≤1，且x+y≤1、或者尖晶石型化合物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iMn2O4、橄欖石型化合物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iFePO4，或上述化合物經(jīng)過(guò)晶格摻雜或表面碳包覆處理后的化合物；碳納米管為單壁碳納米管或多壁碳納米管。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種鋰離子電池正極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)99wt.%碳納米纖維1wt%其中正極活性物質(zhì)為層狀型鋰鈷氧化物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iCoCb。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池正極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)80wt.%多壁碳納米管20wt%其中if.極活性物質(zhì)為層狀型鋰鎳鈷錳氧化物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iNi1/3C0l/3Mn1/302。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種鋰離子Hl池正極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為『極活性物質(zhì)85wt.%單壁碳納米管15wt%其中正極活性物質(zhì)為尖晶石型鋰錳氧化物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iMn204。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池正極復(fù)合材料，其特征在于其組分及其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為正極活性物質(zhì)90wt.%碳納米纖維10wt%其中正極活性物質(zhì)為橄欖石型磷酸鐵鋰氧化物，其化學(xué)式為UFeP04。6、一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體的方法步驟如下(1)制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液先按照正極活性物質(zhì)催化劑的質(zhì)量比為100:0.110的配比，將正極活性物質(zhì)和催化劑溶解在溶劑中，攪拌均勻后制成濃度為0.01-10g/ml混和溶液；其正極活性物質(zhì)為層狀型化合物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iNi^.yCMy02，式中的M為A1、Mg、Mn或Cr，0《x《l，0《y《l，且x+y《1、或者尖品石型化合物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iMn204、橄欖石型化合物，即化學(xué)式為L(zhǎng)iFeP04或上述化合物經(jīng)過(guò)晶格摻雜或表面包覆處理后的化合物；其催化劑為含有C^+、Ni2+、Fe3+、Fe2+、Mg2+、A產(chǎn)中的一種或兩種的化合物，當(dāng)催化劑為兩種化合物時(shí)，兩種化合物中金屬陽(yáng)離子的摩爾比為1:1~10;其溶劑為水或無(wú)水乙醇或丙酮；(2)加熱蒸發(fā)除溶劑第(1)步完成后，將第(1)步制備出的混和溶液加熱蒸發(fā)除掉溶劑為止，加熱溫度為40~100°C:(3)化學(xué)氣相沉積在第(2)步完成后，將第(2)步制備出的表面負(fù)載催化劑的正極活性物質(zhì)放置于高溫氣氛爐中，先通入惰性氣休，即高純氮?dú)?、或氦氣、或氬氣，在惰性氣氛中、在溫?0090(TC下恒溫加熱0.52小時(shí)后，再通入碳?xì)浠旌蠚怏w，即乙烯、乙炔、二甲苯、甲'烷、乙烷、正己烷、一氧化碳中的一種含碳?xì)怏w與氫氣的混合氣，含碳?xì)怏w:氫氣的體積比為1:0.1~10，在溫度為400900'C下、恒溫加熱0.5~2小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源。7、按照權(quán)利要求6所述的一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體的步驟如下(1)制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)層狀型鋰鈷氧化物L(fēng)iCo02:催化劑硝酸鎳的質(zhì)量比為100:0.1的比例，將LiCo02和硝酸鎳溶解在水中并混和攪拌均勻，制成濃度為0.01g/ml混和溶液；(2)加熱蒸發(fā)除掉溶劑同權(quán)利要求6，特征是加熱至100'C蒸發(fā)除掉水為止；(3)化學(xué)氣相沉積同權(quán)利要求6，特征是先通入高純氮?dú)?，在高純氮?dú)鈿夥罩?、在溫?00'C下恒溫加熱0.5小時(shí)后，再將氣氛換成乙垸和氫氣的混合氣體，其中乙烷:氫氣的體積比為1:0.1，在溫度為400'C下、恒溫加熱0.5小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，就制備出碳納米纖維與層狀型鋰鈷氧化物L(fēng)iCo02復(fù)合的鋰離子電池正極材料。8、按照權(quán)利要求6所述的一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體的步驟如下(1)制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)層狀型鋰鎳鈷錳氧化物L(fēng)iNi1/3Co1/3Mn1/302與催化劑二茂鐵質(zhì)量比為100:io的比例，將LiNii/3On/3Mm/302和二茂鐵溶解在丙酮中并且混和攪拌均勻，制出濃度為10g/ml混和溶液；(2)加熱蒸發(fā)除掉溶劑同權(quán)利要求6，特征是加熱至40"C蒸發(fā)除掉丙酮為止；(3)化學(xué)氣相沉積同權(quán)利要求6，，特征是先通入高純氬氣，在溫度為90(TC下恒溫加熱1小時(shí)后，再將氣氛換成二甲苯和氫氣的混合氣體，其中二甲苯:氫氣的體積比為1:0.5，在溫度為90(TC下、恒溫加熱2小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出碳納米管與層狀型鋰鎳鈷錳氧化物L(fēng)iNi1/3Co1/3Mn1/302復(fù)合的鋰離子電池正極材料。9、按照權(quán)利要求6所述的一種鋰離子電池正極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體的步驟如下(1)、制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)尖晶石型鋰錳氧化物L(fēng)iMn204:催化劑二茂鐵質(zhì)量比為100:10的比例，將LiMn204和二茂鐵溶解在丙酮中并混和攪拌均勻，制成濃度為5g/ml混和溶液；(2)、加熱蒸發(fā)除掉溶劑同權(quán)利要求6，特征是加熱至4(TC蒸發(fā)除掉丙酮為止；(3)、化學(xué)氣相沉積同權(quán)利要求6，特征是先通入高純氦氣，在溫度為60(TC下恒溫加熱2小時(shí)后，再將氣氛換成正己垸和氫氣的混合氣體，其中正己烷:氫氣的體積比為1:0.3，在溫度為600。C下恒溫加熱1.5小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出單壁碳納米管與尖晶石型鋰錳氧化物L(fēng)iMn204復(fù)合的鋰離子電池新型TH極材料。10、按照權(quán)利要求6所述的一種鋰離子電池IH極復(fù)合材料的制備方法，其特征在于具體的歩驟如下-(1)制備正極活性物質(zhì)與催化劑的混和溶液按照正極活性物質(zhì)橄欖石型磷酸鐵鋰LiFeP04:硝酸鈷和硝酸鎳的混合物的質(zhì)量比為100:3的比例，，其中硝酸鈷中的Q)S+:硝酸鎳中N產(chǎn)的摩爾比為1:5，將LiFeP04及硝酸鈷和硝酸鎳溶解在無(wú)水乙醇屮并且混和攪拌均勻，制成濃度為3g/ml混和溶液；(2)加熱蒸發(fā)除掉溶劑同權(quán)利要求6，特征是加熱至60。C蒸發(fā)除掉無(wú)水乙醇為止；(3)化學(xué)氣相沉積同權(quán)利要求6，特征是先通入高純氦氣，在溫度為650'C下恒溫加熱1小時(shí)后，再將氣氛換成乙炔和氫氣的混合氣體(其中乙炔:氫氣的體積比為1:5)，在溫度為65(TC下恒溫加熱1.5小時(shí)進(jìn)行化學(xué)氣相沉積，然后停止加熱并切斷氣源，制備出碳納米纖維與LiFeP04復(fù)合的鋰離子電池正極材料。全文摘要一種鋰離子電池正極復(fù)合材料及其制備方法，屬于納米材料和化學(xué)電源
技術(shù)領(lǐng)域：
。本發(fā)明材料是正極活性物質(zhì)與碳納米管或碳納米纖維的復(fù)合物；本發(fā)明方法是采用化學(xué)氣相沉積工藝，在正極活性物質(zhì)的表面上原位生長(zhǎng)出碳納米管或碳納米纖維，因此工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，且碳納米管或碳納米纖維的分散性強(qiáng)，制備出的正極復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)特征是碳納米管或碳納米纖維直接樹(shù)立在正極活性物質(zhì)的表面上，兩者結(jié)合成為一個(gè)整體，并具有高導(dǎo)電率、快速充放電能力和高容量等特點(diǎn)。采用本發(fā)明方法制備出的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級(jí)電容器等新能源器件，并適用于導(dǎo)電導(dǎo)熱、催化劑載體、傳感器等材料。文檔編號(hào)H01M4/58GK101527353SQ20091010334公開(kāi)日2009年9月9日申請(qǐng)日期2009年3月10日優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日發(fā)明者李新祿,黃佳木申請(qǐng)人:重慶大學(xué)