鋰離子電池用磷酸鐵鋰正極材料

前言

第1章 緒論

1.1 電池發(fā)展歷史

1.2 鋰離子電池簡介

1.2.1 鋰離子電池工作原理

1.2.2 鋰離子電池分類

1.2.3 鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域

1.3 鋰離子電池特點

1.3.1 鋰離子電池材料的容量和電動勢

1.3.2 鋰離子電池的性能特點

1.4 鋰離子電池中的主要材料

1.4.1 鋰離子電池正極材料

1.4.2 鋰離子電池負極材料

1.4.3 鋰離子電池其他材料

1.5 本書的寫作背景

1.6 本書的主要內(nèi)容

參考文獻

第2章 磷酸鐵鋰材料研究與發(fā)展歷程

2.1 磷酸鐵鋰材料發(fā)展歷程

2.1.1 磷酸鐵鋰材料簡介

2.1.2 磷酸鐵鋰材料和電池的應(yīng)用

2.1.3 磷酸鐵鋰上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展

2.1.4 磷酸鐵鋰材料的改進

2.1.5 A123公司發(fā)展歷程

2.2 磷酸鐵鋰的專利情況

2.2.1 美國和加拿大專利情況

2.2.2 歐洲專利情況

2.2.3 國內(nèi)專利情況

2.3 磷酸鐵鋰材料的結(jié)構(gòu)和性能研究

2.3.1 磷酸鐵鋰材料的晶體結(jié)構(gòu)

2.3.2 磷酸鐵鋰材料的碳包覆和摻雜效應(yīng)

2.4 磷酸鐵鋰材料的電化學(xué)反應(yīng)模型

參考文獻

第3章 磷酸鐵鋰材料制造所用生產(chǎn)設(shè)備

3.1 生產(chǎn)設(shè)備要求

3.2 混料設(shè)備

3.3 干燥設(shè)備

3.4 燒結(jié)設(shè)備

3.5 粉碎設(shè)備

3.6 篩分設(shè)備

3.7 制氮機

3.8 包裝設(shè)備

參考文獻

第4章 草酸亞鐵法制備磷酸鐵鋰材料

4.1 合成原理

4.2 主要合成原料

4.3 合成工藝

4.3.1 合成工藝特點

4.3.2 合成過程分析

4.4 合成材料的性能

4.4.1 扣式電池性能

4.4.2 材料的理化性能

4.4.3 電池性能

參考文獻

第5章 碳熱還原法制備磷酸鐵鋰材料

5.1 合成原理

5.2 主要合成原料

5.3 合成工藝

5.3.1 合成工藝特點

5.3.2 合成過程分析

5.4 合成材料的性能

5.4.1 扣式電池性能

5.4.2 材料的理化性能

5.4.3 電池性能

參考文獻

第6章 水熱法制備磷酸鐵鋰材料

6.1 合成原理

6.2 主要合成原料

6.3 合成工藝

6.3.1 合成工藝特點與研究近況

6.3.2 合成過程分析

6.4 合成材料的性能

6.4.1 扣式電池性能

6.4.2 材料的理化性能

6.4.3 電池性能

參考文獻

第7章 磷酸鐵鋰材料的常規(guī)檢驗分析方法

7.1 磷酸鐵鋰材料化學(xué)成分分析檢驗方法

7.1.1 磷酸鐵鋰材料鋰元素分析方法

7.1.2 磷酸鐵鋰材料鐵元素檢驗方法

7.1.3 磷酸鐵鋰材料碳含量檢驗方法

7.1.4 磷酸鐵鋰材料磷元素分析方法

7.1.5 磷酸鐵鋰材料pH測試方法

7.1.6 磷酸鐵鋰材料水分測試方法

7.1.7 磷酸鐵鋰材料雜質(zhì)元素檢驗方法

7.2 磷酸鐵鋰材料物理性能測試方法

7.2.1 磷酸鐵鋰材料振實密度檢測方法

7.2.2 磷酸鐵鋰材料粒度分析與檢驗方法

7.2.3 磷酸鐵鋰材料比表面積檢測原理與方法

7.2.4 磷酸鐵鋰材料電導(dǎo)率檢驗方法

7.3 磷酸鐵鋰材料電化學(xué)性能測試方法

7.3.1 實驗室磷酸鐵鋰扣式電池制造方法

7.3.2 磷酸鐵鋰材料放電容量和首次充放電效率測試

7.3.3 磷酸鐵鋰材料循環(huán)性能

7.3.4 磷酸鐵鋰材料電化學(xué)性能判斷指標

7.4 磷酸鐵鋰材料實際應(yīng)用評價

7.4.1 磷酸鐵鋰材料制漿性能

7.4.2 磷酸鐵鋰材料漿料穩(wěn)定評價方法

7.4.3 磷酸鐵鋰材料涂布加工性能

7.4.4 磷酸鐵鋰材料壓實加工性能

7.4.5 磷酸鐵鋰材料實際容量發(fā)揮

7.4.6 磷酸鐵鋰材料倍率性能

7.4.7 磷酸鐵鋰材料自放電性能

7.4.8 磷酸鐵鋰材料低溫放電性能

7.4.9 磷酸鐵鋰材料高溫儲存性能

7.4.10 磷酸鐵鋰材料在電池內(nèi)穩(wěn)定性能

參考文獻

第8章 磷酸鐵鋰材料其他特征性能分析

8.1 磷酸鐵鋰材料的電化學(xué)性能分析

8.1.1 磷酸鐵鋰材料的循環(huán)伏安法測量

8.1.2 磷酸鐵鋰材料的交流阻抗譜測量

8.2 磷酸鐵鋰材料的電子顯微鏡微觀形貌分析

8.2.1 磷酸鐵鋰材料的掃描電子顯微鏡微觀形貌分析

8.2.2 磷酸鐵鋰材料的透射電子顯微鏡微觀形貌分析

8.3 磷酸鐵鋰材料的表面能

8.3.1 表面能測試原理

8.3.2 表面能測試數(shù)據(jù)分析

8.4 磷酸鐵鋰材料的鐵溶解性測量

8.4.1 磷酸鐵鋰材料在常溫水中的溶解性

8.4.2 磷酸鐵鋰材料在高溫水中的溶解性

8.4.3 磷酸鐵鋰材料在高溫電解液中的溶解性

8.5 磷酸鐵鋰材料的譜學(xué)特征

8.5.1 磷酸鐵鋰材料的紅外光譜測量

8.5.2 磷酸鐵鋰材料的拉曼光譜分析

8.5.3 伏安極譜法測量不同價態(tài)鐵含量

參考文獻

第9章 磷酸鐵鋰材料制造電池技術(shù)

9.1 磷酸鐵鋰電池體系設(shè)計規(guī)范

9.1.1 鋼(鋁)殼卷繞式鋰離子電池設(shè)計規(guī)范

9.1.2 方形軟包卷繞式鋰離子電池設(shè)計規(guī)范

9.1.3 卷繞式聚合物鋰離子電池設(shè)計規(guī)范

9.1.4 疊片式聚合物鋰離子電池設(shè)計規(guī)范

9.2 磷酸鐵鋰材料漿料制備技術(shù)

9.2.1 物料烘烤

9.2.2 打膠

9.2.3 加入導(dǎo)電劑和磷酸鐵鋰

9.2.4 黏度調(diào)節(jié)

9.2.5 漿料消泡

9.2.6 漿料過濾

9.3 磷酸鐵鋰漿料的涂布

9.4 磷酸鐵鋰極片的輥壓

9.5 化成與分容

9.6 后續(xù)舉例

9.6.1 方形疊片式電池制造工藝

9.6.2 圓柱卷繞式18650電池制造工藝

參考文獻

第10章 磷酸鐵鋰電池的主要應(yīng)用領(lǐng)域

10.1 磷酸鐵鋰電池在電動交通工具方面的應(yīng)用

10.1.1 我國對新能源汽車的政策

10.1.2 我國主要汽車廠家的發(fā)展規(guī)劃

10.1.3 電動車輛用動力電源

10.1.4 啟動電源

10.1.5 電動自行車

10.2 磷酸鐵鋰電池在儲能電源領(lǐng)域的應(yīng)用

10.2.1 磷酸鐵鋰儲能電站經(jīng)濟性分析

10.2.2 風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)儲能

10.2.3 移動基站系統(tǒng)

10.3 磷酸鐵鋰電池在電動工具方面的應(yīng)用

10.4 磷酸鐵鋰電池在其他方面的應(yīng)用

參考文獻

第11章 鋰離子電池其他正極材料展望

11.1 磷酸釩鋰正極材料

11.1.1 磷酸釩鋰材料的結(jié)構(gòu)

11.1.2 磷酸釩鋰材料的電化學(xué)性能

11.1.3 磷酸釩鋰材料的制備方法

11.1.4 磷酸釩鋰材料的改性研究

11.1.5 我國發(fā)展磷酸釩鋰正極材料的意義

11.2 磷酸錳鋰正極材料

11.2.1 磷酸錳鋰材料的結(jié)構(gòu)

11.2.2 磷酸錳鋰材料的性能研究

11.2.3 磷酸錳鋰材料的制備方法

11.2.4 磷酸錳鋰材料的改性研究

11.3 硅酸鐵鋰正極材料

11.3.1 硅酸鐵鋰材料的結(jié)構(gòu)和基本性能

11.3.2 硅酸鐵鋰材料的合成

11.3.3 硅酸鐵鋰材料的改性研究

11.4 硼酸鐵鋰正極材料

11.5 富鋰層狀正極材料

11.5.1 富鋰層狀材料的基本性能

11.5.2 富鋰層狀材料的合成方法

11.5.3 富鋰層狀材料的改性研究

11.5.4 富鋰層狀材料的發(fā)展前景

11.6 正極材料后續(xù)展望

參考文獻 2100433B

雖然磷酸鐵鋰行業(yè)在迅速發(fā)展，但到目前還沒有系統(tǒng)地介紹磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)、檢驗以及在電池制造工藝中應(yīng)用的書籍。《鋰離子電池用磷酸鐵鋰正極材料》(作者:梁廣川)詳細介紹了磷酸鐵鋰正極材料的發(fā)展歷史、理論基礎(chǔ)、制造和檢驗方法和應(yīng)用技術(shù)，并對其幾年后的發(fā)展狀況進行了展望。

一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池專利目的

《一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池》所要解決的技術(shù)問題是針對2015年6月之前的技術(shù)中鋰離子電池能量密度低的問題，提供一種正極片。

一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池技術(shù)方案

《一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池》解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：提供一種正極活性材料，具有如下分子式：Li₄[NiMo₆O₂₄H₆]。

同時，該發(fā)明還提供了上述正極活性材料的制備方法，包括將Li₂MoO₄溶于去離子水中，然后加入Ni² 的鹽溶液，并調(diào)節(jié)pH值為3-4進行反應(yīng)，隨后在60-80℃蒸發(fā)溶液，析出沉淀，經(jīng)冷卻、過濾得到所述正極活性材料。并且，該發(fā)明還提供了一種正極片，包括正極集流體和位于正極集流體上的正極材料，所述正極材料包括正極活性材料；所述正極活性材料為上述正極活性材料或者通過上述方法制備得到。另外，該發(fā)明還提供了采用上述正極片的鋰離子電池，包括電池殼體以及設(shè)置于電池殼體內(nèi)的電芯，所述電芯包括卷繞或?qū)盈B的正極片、隔膜和負極片；所述正極片為如前所述的正極片。

該發(fā)明提供的正極活性材料的分子為多面體構(gòu)造，由六個八面體MoO₆圍繞一個中心八面體NiO₆通過共價鍵結(jié)合為一個穩(wěn)定的分子，其化學(xué)式為Li₄[NiMo₆O₂₄H₆]。

該發(fā)明所合成的化合物，可以作為鋰離子電池正極材料使用。按Mo⁶ Mo³ 進行氧化還原反應(yīng)，六個過渡金屬離子Mo⁶ 全部還原為Mo³ 可以提供18個電子，因此該材料可發(fā)揮的理論克容量非常高，達到459毫安時每克^-1，約為傳統(tǒng)正極材料如LiCoO₂、LiFePO₄等的三倍。

一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池改善效果

《一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池》提供的方法制備得到的Li₄[NiMo₆O₂₄H₆]的平均粒徑非常小，達到600納米以下，作為正極活性材料使用時，可更有效提高離子電導(dǎo)率，使其高理論克容量的優(yōu)點得到充分利用，從而利于大大提高鋰離子電池能量密度。

一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池操作內(nèi)容

《一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池》提供的正極活性材料具有如下分子式：Li₄[NiMo₆O₂₄H₆]。上述正極活性材料具有較高的理論克容量，可有效的提高鋰離子電池的能量密度。根據(jù)該發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述正極活性材料的平均粒徑為100-600納米。納米級的上述正極活性材料可以縮短鋰離子在電極中的傳輸距離，從而在一定程度上提高離子電導(dǎo)率。利于進一步提高正極活性材料的導(dǎo)電性，提高其充放電容量，利于提高由該正極活性材料制備得到的鋰離子電池的能量密度。

該發(fā)明還提供了上述正極活性材料的制備方法，包括將Li₂MoO₄溶于去離子水中，然后加入Ni² 的鹽溶液，并調(diào)節(jié)pH值為3-4進行反應(yīng)，隨后在60-80℃蒸發(fā)溶液，析出沉淀，經(jīng)冷卻、過濾后得到所述正極活性材料。

該發(fā)明采用Li₂MoO₄及含Ni² 的氯化鹽/硝酸鹽/硫酸鹽為主要合成原料，調(diào)節(jié)溶液pH值以有利于分子性簇離子的自組裝形成，加熱攪拌溶液進行化學(xué)反應(yīng)，最終形成分子性簇離子[NiMo₆O₂₄H₆]^4-，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后，Li 作為對陽離子與該陰離子結(jié)合，形成該發(fā)明中的化合物L(fēng)i₄[NiMo₆O₂₄H₆]。

上述制備方法中，各物質(zhì)的添加量可按Li₄[NiMo₆O₂₄H₆]中各元素的含量比進行添加，通常會根據(jù)實際情況適當(dāng)過量添加，該發(fā)明中，優(yōu)選情況下，所述Mo元素與Ni元素的物質(zhì)的量之比為3-9:1。

根據(jù)該發(fā)明，為有效制備平均粒徑小、雜質(zhì)少的上述正極活性材料，優(yōu)選情況下，過濾時，采用含有水和水溶性醇類有機溶劑的混合溶劑對沉淀進行沖洗，然后進行抽濾、干燥，得到所述正極活性材料。

通過上述方法制備得到的正極活性材料的平均粒徑為納米級，達到600納米以下，優(yōu)選情況下，所述正極活性材料的平均粒徑為100-600納米，更優(yōu)選為100-500納米，并且粒徑均勻。納米級的上述正極活性材料可以縮短鋰離子在電極中的傳輸距離，從而在一定程度上提高離子電導(dǎo)率。

進行沖洗操作時，采用的混合溶劑中，水溶性醇類有機溶劑與水的體積比為1-5:1，優(yōu)選為1-2:1。采用上述混合溶劑對沉淀進行沖洗，一方面可有效除去反應(yīng)產(chǎn)物中的雜質(zhì)，另一方面可有效避免所需的正極活性材料溶于溶劑中，導(dǎo)致產(chǎn)率降低。并且，采用上述組成的混合溶劑進行沖洗，所需的混合溶劑劑量少，并且利于減小正極活性材料的平均粒徑。

上述步驟中所采用的水溶性醇類有機溶劑可采用常規(guī)的水溶性醇類有機溶劑，例如具體可以選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或異丙醇中的一種或多種。同時，該發(fā)明還提供了一種正極片，包括正極集流體和位于正極集流體上的正極材料，所述正極材料包括如前所述的方法制備得到的正極活性材料。與2015年6月之前正極片類似的，該發(fā)明中，所述正極集流體的種類已為該領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如可以選自鋁箔、銅箔、沖孔鋼帶。

根據(jù)該發(fā)明，正極材料內(nèi)，正極活性材料的含量為20-99wt％，優(yōu)選為20-90wt％，更優(yōu)選為30-60wt％。該發(fā)明中，優(yōu)選情況下，正極材料中，正極活性材料的平均粒徑為600納米以下，進一步優(yōu)選情況下，所述正極活性材料的平均粒徑為100-600納米，更優(yōu)選為100-500納米。此時，利于進一步提高正極活性材料的導(dǎo)電性，提高其充放電容量，利于提高由該正極活性材料制備得到的鋰離子電池的能量密度。所述正極材料中除上述正極活性材料外，通常還包括正極粘結(jié)劑和選擇性含有的正極導(dǎo)電劑。

該發(fā)明所述的正極材料對正極粘結(jié)劑沒有特別的限制，可以采用該領(lǐng)域已知的各種可用于鋰離子二次電池的正極粘結(jié)劑，例如，可以為聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯或LA132中的一種或幾種。所述正極材料中，所述正極粘結(jié)劑的含量為0.5-10wt％，優(yōu)選為3-10wt％，更優(yōu)選為5-10wt％。

該發(fā)明提供的正極材料還可以選擇性的含有2015年6月之前的技術(shù)正極材料中通常所含有的正極導(dǎo)電劑。由于正極導(dǎo)電劑用于增加電極的導(dǎo)電性，降低電池的內(nèi)阻，因此該發(fā)明優(yōu)選含有正極導(dǎo)電劑。所述正極導(dǎo)電劑種類為該領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，例如，所述正極導(dǎo)電劑可以選自導(dǎo)電碳黑、乙炔黑、爐黑、碳納米管等正極導(dǎo)電劑中的一種或幾種。

發(fā)明人在試驗中意外的發(fā)現(xiàn)，該發(fā)明中，在正極活性材料為該發(fā)明提供的正極活性材料的基礎(chǔ)上，當(dāng)正極導(dǎo)電劑采用導(dǎo)電碳黑時，可實現(xiàn)更好的導(dǎo)電效果，使正極活性材料發(fā)揮出更高的克容量，從而更明顯的提高鋰離子電池的能量密度。

所述正極材料中，所述正極導(dǎo)電劑的含量為0.5-70wt％，優(yōu)選為30-60wt％。此時，在采用該發(fā)明提供的方法制備的正極活性材料的基礎(chǔ)上，在上述正極導(dǎo)電劑添加量的情況下，利于提高正極活性材料的克容量。

根據(jù)該發(fā)明，上述正極片的制備方法為公知的，例如，正極片的制備方法包括在正極集流體上涂覆含有正極活性材料、正極粘結(jié)劑和選擇性含有的正極導(dǎo)電劑的漿料，干燥、輥壓，裁片后即得到正極片。所述干燥通常在50-160℃，優(yōu)選80-150℃下進行。所述輥壓和裁片為該領(lǐng)域技術(shù)人員公知，輥壓完成后，按照所制備電池要求的正極尺寸進行裁切，得到正極片。所述涂覆步驟在正極集流體上形成厚度為0.01-1毫米的正極材料層。

根據(jù)該發(fā)明，用于制備正極漿料的溶劑可以選自常規(guī)的溶劑，如可以選自N-甲基吡咯烷酮（NMP）、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、N，N-二乙基甲酰胺（DEF）、二甲亞砜（DMSO）、四氫呋喃（THF）以及醇類中的一種或幾種。溶劑的用量使所述漿料能夠涂覆到所述集流體上即可。

同時，該發(fā)明還提供了一種采用上述正極片的鋰離子電池，包括電池殼體以及設(shè)置于電池殼體內(nèi)的電芯，所述電芯包括依次設(shè)置的正極片、隔膜和負極片；所述正極片為如前所述的正極片。根據(jù)該發(fā)明，上述鋰離子電池中，正極片以外的其余部件，例如電池殼體、隔膜、負極片等均可采用2015年6月之前的常規(guī)結(jié)構(gòu)和材料。

例如，與2015年6月之前的技術(shù)一樣，所述負極的組成為該領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。負極中包含的負極活性物質(zhì)包括能夠與鋰離子反應(yīng)形成含鋰化合物的材料，以及鋰合金。優(yōu)選情況下，使用金屬鋰片作為負極。

該發(fā)明中，如2015年6月之前的，隔膜設(shè)置于正極片和負極片之間，具有電絕緣性能和液體保持性能。所述隔膜可以選自鋰離子二次電池中所用的各種隔膜，優(yōu)選情況下，所述隔膜選自聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯復(fù)合膜。所述隔膜的位置、性質(zhì)和種類為該領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

將上述正極片、隔膜、負極片依次設(shè)置，并通過常規(guī)的方式制備形成電芯。將上述電芯放置于電池殼體內(nèi)，并通過正極極耳將正極片與電池的正極焊接，使正極片與電池的正極電連接，通過負極極耳將負極片與電池的負極焊接，使負極片與電池的負極電連接。

如該領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，將電芯置于電池外殼內(nèi)之后，還需向電池外殼內(nèi)注入電解液，使電芯浸沒于電解液中，最后經(jīng)過塑化和化成即可得到該發(fā)明提供的鋰離子二次電池。

該發(fā)明對電解液沒有特殊限制，可采用常規(guī)的各種，例如，如該領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，所述電解液由非水溶劑以及溶解于非水溶劑的電解質(zhì)組成。上述非水溶劑沒有特別限定，可使用迄今為止的非水溶劑。所述非水溶劑可以使2015年6月之前技術(shù)中的各種高沸點溶劑、低沸點溶劑或者他們的混合物。例如，可以選自γ-丁內(nèi)酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸丙烯酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸二苯酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、磺內(nèi)酯以及其他含氟、含硫或含不飽和鍵的環(huán)狀有機酯類、有機酸酐、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、環(huán)丁砜、乙腈、二甲亞砜中的至少一種。

所述非水溶劑中溶解的電解質(zhì)，該發(fā)明同樣沒有特別的限定，可使用通常用于非水電解液鋰二次電池的電解質(zhì)。如六氟磷酸鋰（LiPF₆）、四氟硼酸鋰（LiBF₄）、六氟砷酸鋰（LiSbF₆）、高氯酸鋰（LiClO₄）、氟烴基磺酸鋰（LiCF₃SO₃）、Li（CF₃SO₂）₂N、LiC₄F₉SO₃、高鋁酸鋰（LiAlO₄）、LiN（C_xF_{2x 1}SO₂）（C_yF_{2y 1}SO₂）（式中x和y為1-10的自然數(shù)）、氯化鋰（LiCl）及碘化鋰（LiI）中的一種或幾種。非水電解液中電解質(zhì)的濃度一般為0.1-2.0摩爾/升，優(yōu)選為0.7-1.6摩爾/升。

一種正極活性材料及其制備方法、正極片及鋰離子電池實施案例

• 實施例1

該實施例用于說明該發(fā)明公開的正極活性材料及其制備方法。

1、正極活性材料制備

將5克（28.77毫摩爾）的Li₂MoO₄溶于60毫升去離子水中，隨后加入1.2564克（4.78毫摩爾）的NiSO₄·6H₂O固體，再逐滴加入濃硫酸，調(diào)整溶液pH值為3.5，隨后將溶液溫度調(diào)到60-80℃，蒸發(fā)溶液，直到溶液中出現(xiàn)沉淀，停止加熱，將溶液自然冷卻。采用含有水與乙醇（體積比為1:1）的混合溶劑對沉淀進行清洗，隨后進行抽濾、干燥，得到平均粒徑為480納米的正極活性材料。

2、晶體構(gòu)造表征

對正極活性材料進行X射線衍射分析，其X射線衍射譜圖如圖1所示。

3、晶體形貌表征

對正極活性材料進行掃描電子顯微鏡分析，如圖2所示，可以看出，正極活性材料的顆粒形貌為納米級的棒狀粒子。

4、元素成分分析

對沉淀物進行元素能譜分析，如圖3所示，測得的Ni的質(zhì)量分數(shù)為5.46％，Mo的質(zhì)量分數(shù)為52.19％，并采用電感耦合等離子體光譜儀（ICP）對沉淀物中的鋰元素進行含量分析，測得的Li的質(zhì)量分數(shù)為2.58％，經(jīng)換算，Li、Ni、Mo兩者的摩爾比接近4:1:6，表明合成的正極活性材料為Li₄[NiMo₆O₂₄H₆]。

5、正極片的制備

將正極活性材料:導(dǎo)電碳黑:正極粘結(jié)劑（PVDF）按30％:60％:10％的質(zhì)量百分比進行漿料制備、涂布、烘干、輥壓、裁片，得到正極片。

6、鋰離子電池的制備

采用上述正極片（直徑14毫米），金屬鋰片為負極片，EC:DEC＝3:7（體積比）（含1摩爾/升的LiPF₆）為電解液，制成2032型扣式電池S1。

• 實施例2

該實施例用于說明該發(fā)明公開的正極活性材料的制備方法、正極片及鋰離子電池。

1、正極活性材料制備

將7.48克（43.02毫摩爾）的Li₂MoO₄溶于60毫升去離子水中，隨后加入1.2564克（4.78毫摩爾）的NiSO₄·6H₂O固體，再逐滴加入濃硫酸，調(diào)整溶液pH值為3，隨后將溶液溫度調(diào)到60-80℃，蒸發(fā)溶液，直到溶液中出現(xiàn)沉淀，停止加熱，將溶液自然冷卻。采用含有水與乙醇（體積比為1:5）的混合溶劑對沉淀進行清洗，隨后進行抽濾、干燥，得到平均粒徑為475納米的正極活性材料。

2、正極片的制備

將正極活性材料:導(dǎo)電碳黑:正極粘結(jié)劑（PVDF）按40％:55％:5％的質(zhì)量百分比進行漿料制備、涂布、烘干、輥壓、裁片，得到正極片。

3、鋰離子電池的制備

采用上述正極片（直徑14毫米），金屬鋰片為負極片，EC:DEC＝3:7（體積比）（含1摩爾/升的LiPF₆）為電解液，制成2032型扣式電池S2。

• 實施例3

該實施例用于說明該發(fā)明公開的正極活性材料的制備方法、正極片及鋰離子電池。

1、正極活性材料制備

將2.493克（14.34毫摩爾）的Li₂MoO₄溶于60毫升去離子水中，隨后加入1.2564克（4.78毫摩爾）的NiSO₄·6H₂O固體，再逐滴加入濃硫酸，調(diào)整溶液pH值為4，隨后將溶液溫度調(diào)到60-80℃，蒸發(fā)溶液，直到溶液中出現(xiàn)沉淀，停止加熱，將溶液自然冷卻。采用含有水與乙醇（體積比為1:2）的混合溶劑對沉淀進行清洗，隨后進行抽濾、干燥，得到平均粒徑為450納米的正極活性材料。

2、正極片的制備

將正極活性材料:導(dǎo)電碳黑:正極粘結(jié)劑（PVDF）按55％:42％:3％的質(zhì)量百分比進行漿料制備、涂布、烘干、輥壓、裁片，得到正極片。

3、鋰離子電池的制備

采用上述正極片（直徑14毫米），金屬鋰片為負極片，EC:DEC＝3:7（體積比）（含1摩爾/升的LiPF₆）為電解液，制成2032型扣式電池S3。

• 實施例4

該實施例用于說明該發(fā)明公開的正極活性材料的制備方法、正極片及鋰離子電池。正極片的制備方法與實施例1基本相同，區(qū)別在于采用乙炔黑替換導(dǎo)電碳黑，制成正極片。采用上述正極片，按照實施例1的方法制備得到2032型扣式電池S4。

• 對比例1

該對比例用于對比說明該發(fā)明公開的正極活性材料的制備方法、正極片及鋰離子電池。采用實施例1的方法制備鋰離子電池，不同的是，采用常規(guī)的鈷酸鋰作為正極活性材料制備正極片以及鋰離子電池。得到鋰離子電池D1。

• 對比例2

該對比例用于對比說明該發(fā)明公開的正極活性材料的制備方法、正極片及鋰離子電池。采用實施例1的方法制備鋰離子電池，不同的是，采用常規(guī)的鈷酸鋰作為正極活性材料，并采用乙炔黑替換導(dǎo)電碳黑制備正極片以及鋰離子電池。得到鋰離子電池D2。

性能測試

對上述制備得到的鋰離子電池S1-S4以及D1、D2進行如下測試：25℃環(huán)境下，對電池在電壓范圍為1.5-4.2伏、電流密度為17毫安/克的條件下進行恒流充放電循環(huán)。得到的測試結(jié)果見表1。

從表1的測試結(jié)果可以看出，采用該發(fā)明提供的方法制備得到的正極活性物質(zhì)的粒徑小，用于正極片上時，利于提高其導(dǎo)電性能。對比實施例1和實施例4的測試結(jié)果可知，采用導(dǎo)電碳黑與該發(fā)明方法制備的正極活性材料共同使用時，可更好的提高電池的導(dǎo)電性能和比容量。

本書詳細介紹了鋰離子電池幾種關(guān)鍵正極材料：鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰、磷酸錳鐵鋰和富鋰錳基固溶體。主要內(nèi)容包括這些電極材料的發(fā)展歷史、結(jié)構(gòu)特征、工作原理、生產(chǎn)工藝流程、主要設(shè)備的選型、原材料與產(chǎn)品標準和應(yīng)用領(lǐng)域等。本書還包括鋰離子電池的研究開發(fā)史、基本工作原理、有關(guān)的熱力學(xué)和動力學(xué)計算、產(chǎn)品的檢測評價以及未來發(fā)展趨勢等。

本書可作為鋰離子電池正極材料研究領(lǐng)域的科研工作人員和工程技術(shù)人員的參考書，也可作為高等院校高年級學(xué)生和研究生的參考書。