一种以金属氟化物为正极材料的锂二次电池

摘要

本发明公开了一种以金属氟化物为正极材料的锂二次电池，属于绿色二次电池技术领域。所述锂二次电池包括正极、负极、隔膜、电解液或聚合物电解质、集流体、正极壳、负极壳；正极与负极之间由浸泡了电解液的隔膜或聚合物电解质隔开；正极材料涂覆在集流体上，并通过集流体与电池正极壳相连；负极直接与电池负极壳相连；正负极电池壳相互绝缘；正极由金属氟化物、导电剂、粘结剂和集流体组成；所述正极材料为金属氟化物，化学组成为MFa(H2O)b，且1≤a≤3，0≤b≤4，b为整数。本发明所述锂二次电池制备方法简单，反应条件易实现，原材料易得到，制备过程耗能低，安全性好，并且具有好的电化学性能。

主权项

一种以金属氟化物为正极材料的锂二次电池，其特征在于：所述锂二次电池包括正极、负极、隔膜、电解液或聚合物电解质、集流体、正极壳、负极壳；正极与负极之间由浸泡了电解液的隔膜或聚合物电解质隔开；正极材料涂覆在集流体上，并通过集流体与电池正极壳相连；负极直接与电池负极壳相连；正负极电池壳相互绝缘；正极由金属氟化物、导电剂、粘结剂和集流体组成，所述的正极材料为金属氟化物；其中，金属氟化物的化学组成为MFa，其中M为Fe、Cu、Co、Ni、Mn、Bi、V、Al、Cr、Cd、Ca、Mg、Zn或Ti中的两种以上的金属元素组合；并且1≤a≤3；所述金属氟化物正极材料的制备方法步骤如下：（1）将一定量的碱溶液加入到可溶性金属盐溶液中混合，出现沉淀后抽滤得到沉淀，并用洗涤剂洗涤沉淀，当M不包括Co，且不包括Mn时，在真空状态下40～120℃干燥1～12小时，当M包括Co或Mn时，在有氧气的状态下40～120℃干燥1～12小时，得到金属氢氧化物或金属氧化物；（2）将所述步骤（1）所得的金属氢氧化物或金属氧化物与氢氟酸在温度为4～90℃的密闭容器中混合反应0.1～12小时，得到溶液；（3）将所述步骤（2）中得到的溶液在40～90℃温度下干燥0.5～12小时；（4）将步骤（3）所得的材料，在真空状态下或在惰性气氛下进行热处理，热处理温度为300～800℃，热处理时间为1～4小时，得到一种锂二次电池金属氟化物正极材料；其中所述的惰性气氛为氮气、氩气或氖气；其中，步骤（1）中所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的一种或多种混合物；碱与可溶性金属盐反应的物质的量比为2～4.5：1；所述的可溶性金属盐为包括Fe、Cu、Co、Ni、Mn、Bi、V、Al、Cr、Cd、Ca、Mg、Zn或Ti的两种以上金属元素的盐，所述盐为硝酸盐、硝酸盐水合物、氯化盐、氯化盐水合物、硫酸盐或硫酸盐水合物的一种或多种混合物；所述的混合为机械搅拌、磁力搅拌或超声震荡；所述的洗涤剂为蒸馏水、去离子水、乙醇、丙酮、乙二醇或甲醇中的一种或多种，洗涤剂为多种时，不同洗涤剂分别进行洗涤；步骤（2）中所述的金属氢氧化物或金属氧化物与氢氟酸反应的物质的量比为1：2～10；所述的密闭容器为抗氢氟酸腐蚀的容器；所述的混合为机械搅拌、磁力搅拌或超声震荡。