[發明專利]納米磷酸氧釩鋰正極材料及其制備方法、鋰離子電池

有效

• 申請號: 201710832551.8
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107845783B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 孔令涌;尚偉麗;方東升;李潔鳳
• 申請（專利權）人: 深圳市德方納米科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 黃志云

本發明提供了一種納米磷酸氧釩鋰正極材料，包括碳納米管和納米磷酸氧釩鋰，所述納米磷酸氧釩鋰的粒徑為40?200nm，且所述碳納米管和所述納米磷酸氧釩鋰的質量比為(0.2?1)：(99?99.8)。以及，一種納米磷酸氧釩鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：提供鋰源、釩源、磷源、聚丙烯酸類絡合劑，在溶劑中混勻處理，并調節pH為3?6，得到凝膠狀混合物；將所述凝膠狀混合物干燥后破碎處理，得到磷酸氧釩鋰前驅體；提供碳納米管、分散劑，將所述磷酸氧釩鋰前驅體、碳納米管、分散劑混合后進行研磨，在惰性氣氛燒結處理，經破碎、過篩，獲得納米磷酸氧釩鋰正極材料。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池正極材料技術領域，尤其涉及一種納米磷酸氧釩鋰正極材料及其制備方法，以及一種鋰離子電池。

背景技術

磷酸氧釩鋰是一種新型鋰離子電池正極材料，屬于磷酸鹽聚陰離子正極材料，在V⁴⁺/V⁵⁺氧化還原電對的基礎上，通過聚陰離子的誘導效應而具有較高的充放電平臺(3.95Vvs Li⁺)和較高的理論比容量(159mAh/g)，能量密度也高于已經商業化的磷酸鐵鋰正極材料，是新一代鋰離子動力電池較好的備選材料，而且我國釩資源豐富，因此從生產成本和原料價格考慮，磷酸氧釩鋰正極電池材料具有不可取代的優勢。

目前，磷酸氧釩鋰基本采用摻雜有機碳源的方法制備獲得，而有機碳的導電性相對于較差，因此限制了磷酸氧釩鋰性能的發揮。此外，在制備磷酸釩氧鋰的過程中，也可以通過摻雜金屬離子來提高導電性，但是鋰離子在其中的擴散系數慢，而且所制備的磷酸釩氧鋰尺寸基本在微米級以上，且形貌不可控。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米磷酸氧釩鋰正極材料及其制備方法，旨在解決現有的磷酸氧釩鋰導電性能較差，且磷酸氧釩鋰尺寸較大、電化學性能不佳的問題。

本發明的另一目的在于提供一種含有上述納米磷酸氧釩鋰的鋰離子電池。

本發明是這樣實現的，一方面，本發明提供了一種納米磷酸氧釩鋰正極材料，包括碳納米管和納米磷酸氧釩鋰，所述納米磷酸氧釩鋰的粒徑為40-200nm，且所述碳納米管和所述納米磷酸氧釩鋰的質量比為(0.2-1)：(99-99.8)。

另一方面，本發明提供了一種納米磷酸氧釩鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟：

提供鋰源、釩源、磷源、聚丙烯酸類絡合劑，在溶劑中混勻處理，并調節pH為3-6，得到凝膠狀混合物；

將所述凝膠狀混合物干燥后破碎處理，得到磷酸氧釩鋰前驅體；

提供碳納米管、分散劑，將所述磷酸氧釩鋰前驅體、碳納米管、分散劑混合后進行研磨，在惰性氣氛燒結處理，經破碎、過篩，獲得納米磷酸氧釩鋰正極材料。

以及，本發明還提供了一種鋰離子電池，所述鋰離子電池的正極材料為上述的納米磷酸氧釩鋰正極材料，或上述方法制備的納米磷酸氧釩鋰正極材料。

本發明提供的納米磷酸氧釩鋰正極材料，利用碳納米管與納米磷酸氧釩鋰按照特定比例復合而成，其中，所述納米磷酸氧釩鋰粒徑為40-200nm，其粒徑細小，比表面積較大，顆粒與顆粒接觸致密，有助于鋰離子的傳輸，提高其導電性。由此形成的納米磷酸氧釩鋰正極材料，一方面，碳納米管與納米磷酸氧釩鋰協同作用，有助于提高鋰離子的遷移速率，從而提高磷酸氧釩鋰本身的離子電導率，進而提高磷酸氧釩鋰的導電性能；另一方面，管狀碳納米管相互搭建形成良好的導電網絡，從而提升界面導電性，提高磷酸氧釩鋰的電化學性能。

本發明提供的納米磷酸氧釩鋰正極材料的制備方法，具有以下優點：

首先，在分散劑的作用下，通過研磨處理，管狀的碳納米管在磷酸氧釩鋰中可以分散形成優異的導電網絡，從而提高磷酸氧釩鋰的導電性，提高鋰離子的遷移速率，從而獲得比有機碳源優異的導電性能。