[發明專利]一種鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰及其制備方法

在審

• 申請號: 201510498935.1
• 申請日: 2015-08-14
• 公開（公告）號: CN105047923A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 杜陳強;宋曉娜;張新河;屈德揚;鄭新宇;李中延;唐致遠
• 申請（專利權）人: 東莞市邁科科技有限公司;東莞市邁科新能源有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/1397;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞市華南專利商標事務所有限公司 44215
• 代理人: 李玉平

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池由于具有循環壽命長、成本低、無污染等優點，被廣泛應用于手機數碼等消費電子領域及新能源汽車等用動力電池領域。負極材料是鋰離子電池的主要組成部分，其性能的好壞直接影響著鋰離子電池的性能。目前商業用的負極材料為石墨類負極材料。然而石墨類負極材料容量問題、安全隱患問題和較低的壓實密度成為制約其發展的瓶頸，不能滿足未來對電池高容量、高倍率的要求。尋求高容量、低電壓和高安全性的新型負極材料成為鋰離子電池研發的熱點之一。

釩酸鹽負極材料具有較穩定的結構，較高的比容量，較低的電壓，正得到人們的關注。其中LiVO2和Li3VO4等負極材料雖然具有較低的電壓和較高的安全性，但是比容量和循環穩定性仍有待提高。LiCuVO4負極材料作為一種新穎的負極材料，具有比容量高（首次能達到500mAh/g以上）、循環性能穩定、電壓平臺適中等優點，被認為較理想的鋰離子電池負極材料。同時我國釩資源豐富，能夠為LiCuVO4的制備提供廣泛廉價的原料，降低制造成本，從而有利于LiCuVO4材料的發展。本專利采用傳統溶膠凝膠法，成功制備了LiCuVO4負極材料。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰的制備方法，該制備方法采用溶膠凝膠法，工藝條件易控制，合成方法簡單，可操作性強，重復性好。

本發明的另一目的在于提供一種鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰，該鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰充放電比容量高，循環性能和倍率性能優良，具有較好的電化學性能。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰的制備方法，包括如下步驟：

A、按照摩爾比（0.8-1.2）:（0.8-1.2）:（0.8-1.2）的比例稱取釩源、銅源和鋰源，溶于20-500mL去離子水中，形成金屬離子混合液；

B、稱取螯合劑溶于20-500mL去離子水中，螯合劑與總的金屬離子的摩爾比為0.5-3:1，形成螯合劑溶液；

C、將螯合劑溶液與金屬離子混合液混合，攪拌均勻后調節調節pH至6.5-11.0，然后攪拌蒸干，直至形成干凝膠；

D、將干凝膠烘干后研磨，轉移到馬弗爐中，在空氣氣氛中進行預處理，得到前驅體；

E、將前驅體研磨后轉移到馬弗爐中，在空氣氣氛中進行高溫處理，冷卻到室溫后研磨，制得鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰。

優選的，所述步驟A中，釩源、銅源和鋰源的摩爾比為1:1:1。

優選的，所述步驟A中，釩源為五氧化二釩和/或偏釩酸銨。

優選的，所述步驟A中，銅源為醋酸銅和/或硝酸銅。

優選的，所述步驟A中，鋰源包括碳酸鋰、氫氧化鋰、硝酸鋰和醋酸鋰中的至少一種。

優選的，所述步驟B中，螯合劑為檸檬酸、甘氨酸、水楊酸、草酸和蘋果酸中的至少一種。

優選的，所述步驟C中，蒸干溫度為70-100℃，水浴加熱。

優選的，所述步驟D中，烘干溫度為80-120℃，預處理的溫度為250-400℃，時間為0.5-9h。

優選的，所述步驟E中，高溫處理的溫度為450-900℃，時間為3-24h。

一種鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰，所述鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰根據上述所述的制備方法制得。

本發明的有益效果在于：本發明的制備方法通過采用溶膠凝膠法，通過形成溶膠、凝膠，原材料能達到原子級別混合，反應活化能較低，反應煅燒溫度低和煅燒時間較短，得到的材料均勻度較好，材料性能較高。

本發明的制備方法采用溶膠凝膠法，工藝條件易控制，合成方法簡單，可操作性強，重復性好。

本發明的鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰充放電比容量高，循環性能和倍率性能優良，具有較好的電化學性能。采用本發明的鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰制得的鋰離子電池首次放電比容量達到840.6mAh/g，首次充電比容量達到472.9mAh/g，電池在經歷50次充放電后，充電和放電比容量分別高達402.5和407.4mAh/g。

附圖說明

圖1是本發明制得的鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰的X射線衍射圖。

圖2是本發明制得的鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰的掃描電鏡圖。

圖3是本發明制得的鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰的首次充放電性能圖。

圖4是本發明制得的鋰離子電池負極材料釩酸銅鋰的循環性能曲線圖。