[發明專利]利用超細偏釩酸銨顆粒制備鋰離子電池正極材料的方法

有效

• 申請號: 201410025872.3
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103762343A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 沈臨江;盧雨;顧大偉
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

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技術領域：

????本發明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，屬于鋰電池制備技術領域。

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背景技術：

鋰離子電池在充放電過程中，Li⁺?在正負極材料的晶格中脫出嵌入。放電完后，正極處于富鋰態、負極處于貧鋰態。鋰電池實際上是一種鋰離子濃差電池，其輸出電壓由正負極的電勢差決定。為獲得較高的輸出電壓，通常選擇對鋰電位高的正極材料和對鋰電位低的負極材料。

正極材料的特性很大程度上決定了電池的各項性能指標。正極材料一般應具備高的對鋰電位、易實現氧化還原反應、容量高、結構穩定、便宜及環境友好等特點。作為正極材料的?Li₃V₂(PO₄)₃?晶體結構屬單斜晶系，具有由?PO₄?四面體和?VO₆?八面體通過共用頂點氧原子而形成的三維骨架結構，形成以?A₂B₃（A=VO₆，B=PO₄）為單元的三維網狀結構，一個結構單元中可以有12個?Li⁺?位置，這種結構具有的三維鋰離子擴散通道，使得?Li₃V₂(PO₄)₃?具有比一維?LiFePO₄?高的離子導電性和鋰離子擴散系數。但是?VO₆?八面體被?PO₄?四面體隔開，使得?VO₆?八面體不能互相連接，導致電子傳導性差，因此?Li₃V₂(PO₄)₃和?LiFePO₄?一樣，電子電導率太低，約在10^-8?S/cm^-1。?

Li₃V₂(PO₄)₃含有三個鋰離子，在充放電過程中，會出現多對平臺曲線，在3.0?~?4.3V電壓范圍，可以可逆脫嵌2個鋰離子，對應理論比容量為133mAhg^-1。有三對充放電平臺出現，第一對為3.61/3.56V，第二對為3.69/3.65V，這兩對電壓平臺對應第一個鋰離子的脫嵌，分別實現Li₃V₂(PO₄)₃?←→Li_2.5V₂(PO₄)₃和Li_2.5V₂(PO₄)₃←→Li₂V₂(PO₄)₃的兩相轉變。第三對為4.09/4.04V，為第二個鋰離子的脫嵌，實現Li₂V₂(PO₄)₃←→LiV₂(PO₄)₃兩相之間的轉變，這三個電壓平臺對應于V³⁺/V⁴⁺的氧化還原反應。當電壓范圍為3.0?~?4.8V時，三個鋰離子全部參加脫嵌反應。圖1所示的是3.0?~?4.8V電壓范圍Li₃V₂(PO₄)₃?的GITT曲線，出現第四個充電平臺（4.55V），對應于第三個鋰離子的脫嵌，實現LiV₂(PO4)₃?←→V₂(PO4)₃兩相轉變，理論比容量為197?mAhg^-1。Li₃V₂(PO₄)₃充放電反應如下式所示：?

充電反應：?

放電反應：