[發(fā)明專利]一種低溫制備鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810091354.6
• 申請日: 2008-04-07
• 公開（公告）號: CN101252187A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘勝奎;劉長久;王健
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林工學(xué)院
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/48;H01M4/04;C01B25/45
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低溫制備鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰的方法。

背景技術(shù)

Li₃V₂(PO₄)₃材料具有可逆性能好，原材料豐富、比容量高(理論容量為197mAh/g)等優(yōu)點。但它具有以下缺點阻礙了它的實際應(yīng)用：(1)合成中V³⁺易氧化成V⁵⁺，不易得到單相的Li₃V₂(PO₄)₃(2)鋰離子在Li₃V₂(PO₄)₃中擴散困難，導(dǎo)致活性材料的利用率低；(3)Li₃V₂(PO₄)₃本身的電導(dǎo)率也很低，導(dǎo)致它大電流放電性能差。現(xiàn)有的研究通過以下幾方面來提高Li₃V₂(PO₄)₃的性能：(1)采用惰性氣氛來保護V³⁺；(2)合成小粒徑的Li₃V₂(PO₄)₃提高鋰離子的擴散能力；(3)加導(dǎo)電劑來提高電導(dǎo)率。目前文獻報道合成Li₃V₂(PO₄)₃材料主要采用氫氣還原法和高溫碳熱還原法。氫氣還原法由于采用純H₂作為還原劑，在實驗操作時由于H₂的易燃易爆性質(zhì)而非常危險，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。而且所合成材料粒徑的分布不均勻、且導(dǎo)電性能低等缺點。高溫碳熱還原法由于需要的反應(yīng)溫度比較高，因而所合成的材料粒徑分布不均勻、導(dǎo)電性能和循環(huán)性能不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采用低溫制備鋰離子電池正極材料Li₃V₂(PO₄)₃的方法。以解決釩離子容易氧化、使所合成材料粒徑分布均勻、細小、電導(dǎo)率提高、降低燒結(jié)溫度，降低成本，提高了樣品的電化學(xué)性能，簡化了工藝，使之易于工業(yè)化的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

(1)將五氧化二釩粉末加熱到600～900℃，并恒溫1～4h使其熔融后迅速倒入裝有水的容器中形成棕紅色溶液，該溶液靜置4～16h即可形成V₂O₅·nH₂O濕凝膠。將濕凝膠洗滌后除去大部分水分，然后在70～100℃下真空干燥4～16h，研磨得到五氧化二釩凝膠粉末。

(2)將上述制備得到的五氧化二釩凝膠粉末與鋰鹽、磷酸鹽、乙炔黑按摩爾比為1∶3∶3∶3.6混合均勻后，在惰性氣體的保護下于400℃～700℃燒結(jié)10～40h，冷卻后即為成品Li₃V₂(PO₄)₃。

所述鋰鹽為醋酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰和氟化鋰中的一種。

所述磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鉀和磷酸鈉中的一種。

所述的惰性氣體為氮氣和氬氣中的一種。

本發(fā)明直接使用五價釩作原料，解決了釩離子容易氧化問題；降低了燒結(jié)溫度，可以有效地抑制樣品晶粒的過分長大，使所合成材料粒徑分布均勻、細小、電導(dǎo)率提高；合成溫度500～800℃之間可調(diào)，可得到不同粒度的材料；方法簡單方便、易于控制；樣品的充放電性能和循環(huán)性能提高，降低了成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的3號樣品Li₃V₂(PO₄)₃的XRD圖。

圖2為本發(fā)明實施例1的3號樣品Li₃V₂(PO₄)₃的SEM圖。

圖3為本發(fā)明實施例1的3號樣品Li₃V₂(PO₄)₃的首次充放電曲線。

圖4為本發(fā)明實施例1的3號樣品Li₃V₂(PO₄)₃的循環(huán)性能曲線。

具體實施方式

實施例1：