[發(fā)明專利]一種花瓣?duì)钿囯x子電池負(fù)極材料VPO4的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410120043.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN103872324A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭俊超;張寶;韓亞東;張佳峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭俊超
• 主分類號(hào): H01M4/58
• 分類號(hào): H01M4/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，具體是一種采用液相法制備一種花瓣?duì)钿囯x子電池負(fù)極材料VPO₄的方法。屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著電子信息時(shí)代的到來，為滿足日益增長(zhǎng)的各種移動(dòng)設(shè)備的能源需求，發(fā)展壽命長(zhǎng)、比功率大、成本低、無污染的高性能二次鋰離子電池已經(jīng)成為當(dāng)今研究的趨勢(shì)。鋰離子電池負(fù)極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵組成部分，目前商業(yè)化中主要應(yīng)用的是石墨負(fù)極，但無論是天然石墨還是人造石墨其理論比容量均是372mAh／g，隨著一些高比容量正極材料的開發(fā)，具有較低比容量的石墨作為負(fù)極已然不能滿足正極材料的需求。因此，研發(fā)高比容量的負(fù)極材料具有很大的潛在價(jià)值。

在眾多備選負(fù)極材料中，VPO₄通過PO₄^3-聚陰離子為鋰離子的脫嵌提供穩(wěn)定的3D框架結(jié)構(gòu)，緩解了充放電過程中材料體積不可逆變化過大的問題，而且VPO₄具有較高的比容量(550mAh／g)而且我國(guó)釩資源豐富，原材料來源廣泛，成本低廉。因此，VPO₄是一個(gè)具有很大潛在價(jià)值的鋰離子電池負(fù)極材料。

目前，作為負(fù)極VPO₄的制備主要通過溶膠凝膠的方法，但其合成VPO₄的微觀形貌不易控制，不利于物理加工性能，而且不均一的微觀形貌對(duì)材料的電化學(xué)性能也有較大的影響。探索新的合成方法是改善VPO₄負(fù)極材料電化學(xué)性能和物理加工性能的一個(gè)有效途徑。本發(fā)明通過液相法合成了納米片堆疊的微球形VPO₄負(fù)極材料，所合成的材料電化學(xué)性能優(yōu)異，而且微球形的二次顆粒有利于改善材料的物理加工性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用液相法制備花瓣?duì)钿囯x子電池負(fù)極材料磷酸釩的方法，以改善鋰離子電池負(fù)極材料磷酸釩電化學(xué)性能和物理加工性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

(1)將釩源、磷源以釩離子、磷酸根離子的摩爾比1∶1混合，同時(shí)加入鋰源摩爾數(shù)2倍的有機(jī)碳源作為反應(yīng)物原料，金屬離子濃度控制在0.001-2mol／L。

(2)將上述溶液置于20-100℃恒溫水浴鍋中攪拌4H，形成溶液、溶膠或懸濁液；

(3)將上述溶液、溶膠或懸濁液調(diào)節(jié)PH至1-14；

(4)將上述溶液、溶膠或懸濁液移入到聚四氟乙烯罐中，置于熱解罐中于100-350℃加熱反應(yīng)1-72H；

(5)將上述反應(yīng)產(chǎn)品取出，過濾真空40-150℃烘干得到非晶態(tài)VPO₄前驅(qū)體；

(6)將上述非晶態(tài)前驅(qū)體VPO₄置于管式燒結(jié)爐中，于非氧化氣氛下300-900℃燒結(jié)0.1-20H，冷卻到室溫得到花瓣?duì)頥PO₄；

進(jìn)一步，步驟(1)中所述的釩源為五氧化二釩、偏釩酸銨、釩酸銨、三氧化二釩、草酸氧釩一種；

進(jìn)一步，步驟(1)中所述的磷源為磷酸二氫銨、磷氫二銨、磷酸銨、磷酸、焦磷酸中的一種；

進(jìn)一步，步驟(1)中所述的還原劑為酒石酸、檸檬酸、草酸、乙二酸、己二酸、丙二酸、抗壞血酸中的一種；

進(jìn)一步，步驟(6)中燒結(jié)的非氧化氣氛為氬氣、氮?dú)狻錃狻⒑狻⒁谎趸贾械囊环N；

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明利用溶液法制備花瓣?duì)钿囯x子電池負(fù)極材料VPO₄。制備得到負(fù)極極材料是由具有納米厚度的片狀VPO₄堆疊而成微球形VPO₄，其片狀結(jié)構(gòu)具有較高的比表面積有利于電解液的充分浸潤(rùn)，片層的相連，縮短了離子傳輸路徑，有利于鋰離子的傳遞，納米片堆疊而成的微球有利于鋰離子在各個(gè)方向的嵌入與脫出，對(duì)材料倍率性能有明顯的改善作用，而且以微球形作為材料的二次顆粒有利于提高材料的物理加工性能，特別對(duì)材料的振實(shí)密度有較大的提高。本發(fā)明合成的納米片堆疊而成的微球形花瓣?duì)畹呢?fù)極極材料VPO₄具有良好優(yōu)異的電化學(xué)性能。

附圖說明

附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是實(shí)施例1中3號(hào)樣品的XRD圖；

圖2是實(shí)施例1中3號(hào)樣品前驅(qū)體的SEM衍射圖；

圖3是實(shí)施例1中3號(hào)樣品的0.1C、1C首次放電曲線；

具體實(shí)施方式