本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鋰離子電池作為新一代儲(chǔ)能體系，以其高能量密度、低成本、較長(zhǎng)的使用壽命，對(duì)環(huán)境無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注，并且已經(jīng)應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等微電子產(chǎn)品領(lǐng)域。但是，目前鋰離子電池的比容量、能量密度以及安全性能還無法很好地滿足大規(guī)模電動(dòng)車發(fā)展的需求。而限制鋰離子電池比容量以及能量密度的主要瓶頸是正極材料，因此開發(fā)具有高比容量以及高能量密度的正極材料成為提升鋰離子電池性能的關(guān)鍵。

陽(yáng)離子無序鋰過渡金屬氧化物L(fēng)i_1+x(TiTM)_1-xO₂(TM代表Ni、Fe、Co中的任一種)作為一類新的正極材料，當(dāng)其中的Li:(Ti+TM)≥1.2時(shí)會(huì)形成特殊的鋰離子遷移通道，具有較快的鋰離子遷移速率，該類材料在提升鋰離子電池比容量以及能量密度方面表現(xiàn)出了巨大的潛力?？墒?，雖然在過渡金屬位置摻雜高價(jià)態(tài)的金屬(諸如W、Nb、Mo等)通過電荷補(bǔ)償可以提高Li的摩爾配比，但是這些重原子的摻雜往往會(huì)犧牲材料的比容量，并且過多的摻雜量不易得到純相。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用，在摻雜高價(jià)態(tài)金屬原子的同時(shí)，通過在陰離子位置(O位)摻雜低價(jià)態(tài)且較輕的F起到雙重電荷補(bǔ)償?shù)淖饔脕硖岣週i的摩爾配比，同時(shí)F的摻雜可以降低重原子的摻雜量，有利于得到純相，同時(shí)保持了材料的比容量。本發(fā)明提供的鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料是一種新的鋰離子電池正極材料，具有較高的充放電比容量和能量密度，并且合成工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，適宜規(guī)?；a(chǎn)，所需原料易得、無毒、成本低廉，生產(chǎn)過程無需特殊防護(hù)，反應(yīng)條件容易控制，所得到的產(chǎn)物具有產(chǎn)量大、結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料的制備方法，包括：

將鋰鹽與TiO₂、TM的氧化物、M的氧化物、氟鹽按照Li：(Ti_0.5TM_0.5)：M：F＝1.2：(0.8-x)：x：y的摩爾比進(jìn)行球磨混合；其中所述鋰鹽包括LiOH、Li₂CO₃或Li₂O中的任一種，M為過渡金屬元素，M的氧化物包括WO₃、MoO₂、Nb₂O₅中的任一種，TM為對(duì)過渡金屬進(jìn)行摻雜取代的元素，TM的氧化物包括NiO、Fe₂O₃、Co₃O₄中的任一種，氟鹽包括LiF、NH₄F中的任一種；x,y符合電荷平衡，并且x≤0.4，y≤0.5；

將球磨混合后的產(chǎn)物晾干、過篩，得到均勻混合的金屬鹽前驅(qū)體；

將所述金屬鹽前驅(qū)體在2MPa-20MPa的壓力下壓片，得到片狀前驅(qū)體；

將片狀前驅(qū)體置于馬弗爐中，以2℃/min-5℃/min的升溫速率升溫，在700℃-1000℃下處理2-10小時(shí)，自然冷卻至室溫后即得到所述陽(yáng)離子無序富鋰正極材料。

優(yōu)選的，所述球磨混合具體為：

在球磨罐中以乙醇或丙酮作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨8-15小時(shí)。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種第一方面所述的方法制備的陽(yáng)離子無序富鋰正極材料,具有無序巖鹽結(jié)構(gòu)，屬于Fm-3m空間群，其中Li與過渡金屬元素、對(duì)過渡金屬進(jìn)行摻雜取代的元素占據(jù)4b(1/2,1/2,1/2)位置,O占據(jù)4a(0,0,0)位置。

優(yōu)選的，所述陽(yáng)離子無序富鋰正極材料用于鋰離子二次電池的正極材料。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種包括上述第二方面所述的正極材料的鋰離子二次電池。

第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種上述第三方面所述的鋰離子二次電池的用途，用于移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)車、分布電站、后備電源或通信基站的儲(chǔ)能設(shè)備。

本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料的制備方法，在摻雜高價(jià)態(tài)金屬原子的同時(shí)，通過在陰離子位置(O位)摻雜低價(jià)態(tài)且較輕的F起到雙重電荷補(bǔ)償?shù)淖饔脕硖岣週i的摩爾配比，同時(shí)F的摻雜可以降低重原子的摻雜量，有利于得到純相，同時(shí)保持了材料的比容量。本發(fā)明提供的鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料是一種新的鋰離子電池正極材料，具有較高的充放電比容量和能量密度，并且合成工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，適宜規(guī)?；a(chǎn)，所需原料易得、無毒、成本低廉，生產(chǎn)過程無需特殊防護(hù)，反應(yīng)條件容易控制，所得到的產(chǎn)物具有產(chǎn)量大、結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料的制備方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的陽(yáng)離子無序富鋰正極材料的X射線衍射圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例2提供的陽(yáng)離子無序富鋰正極材料在20mA/g電流密度下的放電比容量循環(huán)性能圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2提供的陽(yáng)離子無序富鋰正極材料在20mA/g電流密度下的放電能量密度循環(huán)性能圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不意于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例1提供了一種具有縱向孔結(jié)構(gòu)的熱解硬碳材料的制備方法，其步驟如圖1所示，包括：

步驟110，將鋰鹽與TiO₂、TM的氧化物、M的氧化物、氟鹽按照Li：(Ti_0.5TM_0.5)：M：F＝1.2：(0.8-x)：x：y的摩爾比進(jìn)行球磨混合；

其中，鋰鹽包括LiOH、Li₂CO₃或Li₂O中的任一種；M為過渡金屬元素，具體為W、Mo、Nb中的一種，M的氧化物包括WO₃、MoO₂、Nb₂O₅中的任一種；TM為對(duì)過渡金屬進(jìn)行摻雜取代的元素，TM的氧化物包括NiO、Fe₂O₃、Co₃O₄中的任一種；氟鹽包括LiF、NH₄F中的任一種；x,y的取值滿足電荷平衡，并且x≤0.4，y≤0.5。

球磨混合具體在球磨罐中進(jìn)行，按照上述摩爾比將鋰鹽與TiO₂、TM的氧化物、M的氧化物、氟鹽至于球磨罐中，以乙醇或丙酮作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨8-15個(gè)小時(shí)。

步驟120，將球磨混合后的產(chǎn)物晾干、過篩，得到均勻混合的金屬鹽前驅(qū)體；

步驟130，將所述金屬鹽前驅(qū)體在2MPa-20MPa的壓力下壓片，得到片狀前驅(qū)體；

步驟140，將片狀前驅(qū)體置于馬弗爐中，以2℃/min-5℃/min的升溫速率升溫，在700℃-1000℃下處理2-10小時(shí)，自然冷卻至室溫后即得到所述陽(yáng)離子無序富鋰正極材料。

本發(fā)明制備得到的陽(yáng)離子無序富鋰正極材料，具有無序巖鹽結(jié)構(gòu)，屬于Fm-3m空間群，其中Li與過渡金屬元素、對(duì)過渡金屬進(jìn)行摻雜取代的元素占據(jù)4b(1/2,1/2,1/2)位置,O占據(jù)4a(0,0,0)位置。

本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料的制備方法，通過在摻雜高價(jià)態(tài)金屬原子的同時(shí)，在陰離子位置(O位)摻雜低價(jià)態(tài)且較輕的F起到雙重電荷補(bǔ)償?shù)淖饔脕硖岣週i的摩爾配比，同時(shí)F的摻雜可以降低重原子的摻雜量，有利于得到純相，同時(shí)保持了材料的比容量。所提供方法的合成工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，適宜規(guī)?；a(chǎn)，所需原料易得、無毒、成本低廉，生產(chǎn)過程無需特殊防護(hù)，反應(yīng)條件容易控制，所得到的產(chǎn)物具有產(chǎn)量大、結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。

為更好的理解本發(fā)明提供的技術(shù)方案，下述以多個(gè)具體實(shí)例分別說明應(yīng)用本發(fā)明上述實(shí)施例提供的制備方法進(jìn)行陽(yáng)離子無序富鋰正極材料制備的具體過程及其特性。

實(shí)施例2

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：Nb：F＝1.2：0.7：0.1：0.2的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、NiO、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至750℃，在750℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

所得陽(yáng)離子無序富鋰正極材料經(jīng)過X射線衍射儀分析可得為純相，如圖2所示。以N-甲基吡絡(luò)烷酮作為溶劑，按照活性物質(zhì)：碳黑：PVDF＝8:1:1的比例將調(diào)制混勻的漿料均勻的涂布在Al箔上，之后在120度真空烘箱中烘干極片，以金屬鋰作為對(duì)電極，在氬氣手套箱中組裝半電池。在20mA/g的放電電流密度下對(duì)陽(yáng)離子無序富鋰正極材料進(jìn)行電池性能測(cè)試，其放電比容量循環(huán)性能如圖3所示，其放電能量密度循環(huán)性能如圖4所示。由圖中可以看出，首周放電比容量和能量密度分別可達(dá)222mAh/g和675Wh/Kg，并且經(jīng)過充放電循環(huán)50圈之后，仍然保持較高的放電比容量和能量密度，證明該材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

實(shí)施例3

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：Nb：F＝1.2：0.7：0.1：0.2的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、NiO、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至900℃，在900℃下處理5個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例4

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：Nb：F＝1.2：0.7：0.1：0.2的摩爾比例將LiOH與TiO₂、NiO、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理10個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例5

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：Nb：F＝1.2：0.7：0.1：0.2的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、NiO、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至1000℃，在1000℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例6

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：Nb：F＝1.2：0.7：0.1：0.2的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、NiO、Nb₂O₅、NH₄F置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至750℃，在750℃下處理5個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例7

按照Li∶(Ti_0.5Ni_0.5)∶Nb∶F＝1.2∶0.7∶0.1∶0.2的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、NiO、Nb₂O₅、NH₄F置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理4個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例8

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：W：F＝1.2：0.7：0.1：0.1的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、NiO、WO₃、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至750℃，在750℃下處理4個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7W_0.1O_1.9F_0.1。

實(shí)施例9

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：W：F＝1.2：0.7：0.1：0.1的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、NiO、WO₃、NH₄F置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理10個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7W_0.1O_1.9F_0.1。

實(shí)施例10

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：W：F＝1.2：0.7：0.1：0.1的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、NiO、WO₃、NH₄F置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至900℃，在900℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7W_0.1O_1.9F_0.1。

實(shí)施例11

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：W：F＝1.2：0.7：0.1：0.1的摩爾比例將LiOH與TiO₂、NiO、WO₃、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率升溫至750℃，在750℃下處理10個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7W_0.1O_1.9F_0.1。

實(shí)施例12

按照Li∶(Ti_0.5Ni_0.5)∶Mo∶F＝1.2∶0.7∶0.1∶0.1的摩爾比例將LiOH與TiO₂、NiO、MoO₂、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率升溫至750℃，在750℃下處理10個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Mo_0.1O_1.9F_0.1。

實(shí)施例13

按照Li∶(Ti_0.5Ni_0.5)∶Mo∶F＝1.2∶0.7∶0.1∶0.1的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、NiO、MoO₂、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理5個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Mo_0.1O_1.9F_0.1。

實(shí)施例14

按照Li∶(Ti_0.5Ni_0.5)∶Mo∶F＝1.2∶0.7∶0.1∶0.1的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、NiO、MoO₂、NH₄F置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以2℃/min的升溫速率升溫至900℃，在900℃下處理5個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Mo_0.1O_1.9F_0.1。

實(shí)施例15

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：Mo：F＝1.2：0.7：0.1：0.1的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、NiO、MoO₂、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至1000℃，在1000℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.7Mo_0.1O_1.9F_0.1。

實(shí)施例16

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：Mo：F＝1.2：0.72：0.08：0.16的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、NiO、MoO₂、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.72Mo_0.08O_1.84F_0.16。

實(shí)施例17

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：W：F＝1.2：0.72：0.08：0.16的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、NiO、WO₃、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.72W_0.08O_1.84F_0.16。

實(shí)施例18

按照Li：(Ti_0.5Ni_0.5)：Nb：F＝1.2：0.72：0.08：0.24的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、NiO、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Ni_0.5)_0.72Nb_0.08O_1.76F_0.24。

實(shí)施例19

按照Li：(Ti_0.5Fe_0.5)：Nb：F＝1.2：0.7：0.1：0.2的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、Fe₂O₃、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至750℃750℃，在750℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Fe_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例20

按照Li：(Ti_0.5Fe_0.5)：Nb：F＝1.2：0.7：0.1：0.2的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、Fe₂O₃、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以丙酮作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在20MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至1000℃，在1000℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Fe_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例21

按照Li∶(Ti_0.5Co_0.5)∶Nb∶F＝1.2∶0.7∶0.1∶0.2的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、Co₃O₄、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至750℃，在750℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Co_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例22

按照Li：(Ti_0.5Co_0.5)：Nb：F＝1.2：0.7：0.1：0.2的摩爾比例將Li₂CO₃與TiO₂、Co₃O₄、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以丙酮作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至900℃，在900℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Co_0.5)_0.7Nb_0.1O_1.8F_0.2。

實(shí)施例23

按照Li∶(Ti_0.5Fe_0.5)∶Mo∶F＝1.2∶0.72∶0.08∶0.16的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、Fe₂O₃、MoO₂、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Fe_0.5)_0.72Mo_0.08O_1.84F_0.16。

實(shí)施例24

按照Li：(Ti_0.5Fe_0.5)：W：F＝1.2：0.72：0.08：0.16的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、Fe₂O₃、WO₃、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Fe_0.5)_0.72W_0.08O_1.84F_0.16。

實(shí)施例25

按照Li：(Ti_0.5Fe_0.5)：Nb：F＝1.2：0.72：0.08：0.24的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、Fe₂O₃、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Fe_0.5)_0.72Nb_0.08O_1.76F_0.24。

實(shí)施例26

按照Li：(Ti_0.5Co_0.5)：Mo：F＝1.2：0.72：0.08：0.16的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、Co₃O₄、MoO₂、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Co_0.5)_0.72Mo_0.08O_1.84F_0.16。

實(shí)施例27

按照Li∶(Ti_0.5Co_0.5)∶W∶F＝1.2∶0.72∶0.08∶0.16的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、Co₃O₄、WO₃、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Co_0.5)_0.72W_0.08O_1.84F_0.16。

實(shí)施例28

按照Li：(Ti_0.5Co_0.5)：Nb：F＝1.2：0.72：0.08：0.24的摩爾比例將Li₂O與TiO₂、Co₃O₄、Nb₂O₅、LiF置于球磨罐中以乙醇作為液體介質(zhì)，以350r/min的轉(zhuǎn)速，球磨15個(gè)小時(shí)，之后自然晾干、過篩得到混合均勻的金屬鹽前驅(qū)體。

將得到的金屬鹽前驅(qū)體在2MPa的壓力下壓片，然后置于馬弗爐中，以5℃/min的升溫速率升溫至800℃，在800℃下處理2個(gè)小時(shí)，自然冷卻至室溫后得到陽(yáng)離子無序富鋰正極材料Li_1.2(Ti_0.5Co_0.5)_0.72Nb_0.08O_1.76F_0.24。

本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池陽(yáng)離子無序富鋰正極材料的制備方法，合成工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，適宜規(guī)?；a(chǎn)，所需原料易得、無毒、成本低廉，生產(chǎn)過程無需特殊防護(hù)，反應(yīng)條件容易控制，所得到的產(chǎn)物具有產(chǎn)量大、結(jié)果重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。該方法通過在摻雜高價(jià)態(tài)金屬原子的同時(shí)，在陰離子位置(O位)摻雜低價(jià)態(tài)且較輕的F起到雙重電荷補(bǔ)償?shù)淖饔脕硖岣週i的摩爾配比，同時(shí)F的摻雜可以降低重原子的摻雜量，有利于得到純相，同時(shí)保持了材料的比容量。制備得到的陽(yáng)離子無序富鋰正極材料應(yīng)用于鋰離子電池中，可以用于移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)車、分布電站、后備電源或通信基站等大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。