[發(fā)明專利]一種低溫水熱制取五氧化二釩鋰電池正極材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910964805.0
• 申請(qǐng)日: 2019-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110655108B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟偉巍;申彪;葉露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號(hào): C01G31/02
• 分類號(hào): C01G31/02;H01M4/485;H01M10/0525
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴(yán)政;劉依云

本發(fā)明涉及鋰電池正極材料制備技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種低溫水熱制取五氧化二釩鋰電池正極材料的方法。該方法包括以下步驟：(1)將含釩溶液加熱后調(diào)節(jié)其pH值，然后加入硫酸銨沉淀劑，加熱攪拌后進(jìn)行固液分離，得到NH₄⁺?V?O前驅(qū)體化合物；(2)將所得NH₄⁺?V?O前驅(qū)體化合物低溫干燥、研磨后進(jìn)行低溫?zé)崽幚恚?3)向所得產(chǎn)物中加入酒精，進(jìn)行低溫水熱反應(yīng)后干燥。本發(fā)明將含釩溶液中的釩沉淀為NH₄⁺?V?O化合物后，先通過(guò)低溫?zé)崽幚恚偻ㄟ^(guò)低溫水熱反應(yīng)將NH₄⁺?V?O化合物轉(zhuǎn)換為五氧化二釩正極材料，既可以保持五氧化二釩正極材料的層狀結(jié)構(gòu)，又可以提高五氧化二釩正極材料的結(jié)晶性，進(jìn)而提高五氧化二釩正極材料的電化學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池正極材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫水熱制取五氧化二釩鋰電池正極材料的方法。

背景技術(shù)

V具有V⁵⁺、V⁴⁺、V³⁺、V²⁺等多價(jià)態(tài)，按照VnO_2n+1和VnO_2n-1化學(xué)式形式，可形成V₂O₅，V₃O₇和V₂O₃，V₄O₇等多種氧化物。其中V₂O₅具有嵌鋰/脫鋰層狀結(jié)構(gòu)，其層間距約為0.28nm，改性后，其層間距可達(dá)1.18nm，石墨烯也為層狀物質(zhì)(層間距0.34nm)。理論上1mol的V₂O₅最多嵌入3mol的Li⁺，對(duì)應(yīng)的充放電比容量約為440mAh/g，在所有V-O化合物中充放電比容量最高，嵌鋰后，其化學(xué)式由V₂O₅變?yōu)長(zhǎng)i_xV₂O₅，基于上述性質(zhì)V₂O₅可以作為鋰電池正極材料。

傳統(tǒng)五氧化二釩的濕法冶金過(guò)程中，通常使用銨鹽作為沉淀劑，在高濃度含釩溶液中，通過(guò)化學(xué)沉淀反應(yīng)生成NH₄⁺-V-O化合物，然后，通過(guò)約為550℃的熱處理脫氨晶型變化為V₂O₅材料，通常再通過(guò)熔煉工序制備出片狀五氧化二釩，用于后續(xù)釩鐵、氮化釩的熔煉制備。因?yàn)槟壳拔逖趸C系列產(chǎn)品的應(yīng)用大多集中在火法冶金領(lǐng)域，所以研究的主要關(guān)注點(diǎn)是五氧化二釩產(chǎn)品純度，對(duì)五氧化二釩產(chǎn)品的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌、暴露晶面研究較少，而如果五氧化二釩材料作為鋰電正極材料，那么就必須考慮化學(xué)沉淀產(chǎn)物NH₄⁺-V-O高溫脫氨過(guò)程中，由于高溫和氣體逸出而造成五氧化二釩正極材料層狀結(jié)構(gòu)的失效的問(wèn)題，但是如果單一降低熱處理溫度，則會(huì)造成五氧化二釩產(chǎn)品結(jié)晶性不足，從而造成其電化學(xué)性能降低。

基于此，本發(fā)明提出了一種低溫?zé)崽幚砑夹g(shù)接續(xù)水熱處理技術(shù)，制備五氧化二釩鋰離子電池正極材料，既可以避免高溫脫氨過(guò)程五氧化二釩材料的層狀結(jié)構(gòu)被破壞，還可以避免低溫脫氨過(guò)程中五氧化二釩材料的結(jié)晶性降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的高溫?zé)崽幚頃?huì)造成五氧化二釩正極材料層狀結(jié)構(gòu)的失效，單一降低熱處理溫度，則會(huì)降低五氧化二釩產(chǎn)品的結(jié)晶性，從而使其電化學(xué)性能降低的問(wèn)題，提供一種低溫水熱制取五氧化二釩鋰電池正極材料的方法，該方法既可以避免高溫?zé)崽幚砻摪边^(guò)程中五氧化二釩材料層狀結(jié)構(gòu)被破壞，還可以避免低溫脫氨過(guò)程中造成五氧化二釩材料結(jié)晶性降低。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種低溫水熱制取五氧化二釩鋰電池正極材料的方法，該方法包括以下步驟：