[發(fā)明專利]一種制備鋰離子電池正極材料鋰釩氧化物L(fēng)iV3O8的方法

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• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109553133A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉進;王麗;郝延蔚;趙輝
• 申請（專利權(quán)）人: 開封大學(xué)
• 主分類號: C01G31/00
• 分類號: C01G31/00;H01M4/58;H01M10/0525
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本發(fā)明公開了一種制備鋰離子電池正極材料鋰釩氧化物L(fēng)iV₃O₈的方法，由以下兩個步驟完成：(1)用固相配位法將配位劑和與制備鋰釩氧化物L(fēng)iV₃O₈的原料進行球磨充分均勻混合，置于馬弗爐中空氣氛圍下80℃保溫，而后升溫至350℃燒結(jié)，冷卻粉碎，形成混合料；(2)將上一步驟制備的混合料進行對輥預(yù)壓，在550℃燒結(jié)，冷卻粉碎，得到產(chǎn)物。本發(fā)明是通過固相配位法結(jié)合后燒結(jié)工藝合成目標產(chǎn)物，與常用固相法和液相法相比，彌補了固相直接反應(yīng)中存在的原子接觸不充分導(dǎo)致的反應(yīng)不充分和產(chǎn)物粒度不好等缺點，又比液相反應(yīng)易于操作，易于工業(yè)化，可在低于直接固相反應(yīng)的溫度下得到較好性能的產(chǎn)物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備鋰離子電池正極材料鋰釩氧化物L(fēng)iV₃O₈的方法，特別是涉及一種固相配位法制備LiV₃O₈的方法，屬鋰離子電極材料及其制備方法領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為鋰離子電池正極材料，層狀鋰釩氧化物L(fēng)iV₃O₈具有優(yōu)良的嵌鋰能力，具有比容量高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，并且在很大程度上克服了鋰鈷、鋰鎳和鋰錳等氧化物材料不能經(jīng)受深度放電等方面的不足，具有巨大的商業(yè)開發(fā)潛力。但其也有顯著的缺點，作為鋰離子電池正極材料，在鋰離子嵌入和脫出的過程中相變復(fù)雜，電壓平臺不明顯，容易導(dǎo)致有機電解液分解等。

鋰釩氧化物的性能受合成條件的影響很大。通過各種合成方法的對比可知，液相法制得的鋰釩材料電化學(xué)性能較優(yōu)，但其合成方法卻比較繁瑣，工業(yè)化程度很難；固相法雖制備過程較為簡單，也很易于工業(yè)化，但其燒結(jié)溫度一般都在680℃、24小時以上，且電化學(xué)性能不是很理想，這主要是由于固相法制備過程中，很難達到液相法分子水平接觸的程度，致使反應(yīng)物混合不均勻、接觸不充分。

固相配位化學(xué)是近幾年剛剛發(fā)展起來的一個嶄新的研究領(lǐng)域。它是介于固體化學(xué)與配位化學(xué)之間的一個邊緣學(xué)科。其一般操作流程是首先在室溫或低溫下制備可在較低溫度下分解的固相金屬配合物，然后將固相配合物在一定的溫度下進行熱分解，得到產(chǎn)物。固相配位法與傳統(tǒng)的制備方法相比，彌補了固相直接反應(yīng)中存在的原子接觸不充分導(dǎo)致的反應(yīng)不充分和產(chǎn)物粒度不好等缺點，又比液相反應(yīng)易于操作，易于工業(yè)化。得到的產(chǎn)物粒度比直接固相反應(yīng)好，均一性好等，即利于工業(yè)化，又使反應(yīng)物接觸水平大大提高，達到了液相法和固相法的折中，可在低于直接固相反應(yīng)的溫度下得到較好性能的產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種工藝簡單，適合批量化生產(chǎn)、產(chǎn)物均一性好和制備溫度低的亞微米級鋰離子電池正極材料鋰釩材料LiV₃O₈的制備方法。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種制備鋰離子電池材料鋰釩氧化物L(fēng)iV₃O₈的方法，由以下兩個步驟完成：

(1)將碳酸鋰、五氧化二釩和檸檬酸按物質(zhì)的量比(1∶3∶4)稱重后混合均勻，于室溫(20±5℃)條件下于球磨機中球磨10min～200min，取出置于馬弗爐中空氣氛圍下80℃保溫1小時，而后升溫至350℃燒結(jié)5小時，冷卻粉碎，形成混合料。

(2)將上一步驟制備的混合料進行對輥預(yù)壓，在550℃燒結(jié)20小時，冷卻粉碎。

作為一種優(yōu)選方式：步驟一中按照質(zhì)量百分比將碳酸鋰、五氧化二釩、檸檬酸進行混合，其中檸檬酸為含結(jié)晶水的一水檸檬酸(分子式為C₆H₈O₇·H₂O)。

作為一種優(yōu)選方式：步驟(2)中，進行對輥預(yù)壓，對輥間隙為2-10mm，然后再進行燒結(jié)。