[發明專利]鈉化釩液制備五氧化二釩正極材料的方法

有效

• 申請號: 202011217109.2
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112266020B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 饒玉忠;付自碧;郭繼科;王仕偉
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團研究院有限公司
• 主分類號: C01G31/02
• 分類號: C01G31/02;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 張小麗

本發明公開了一種鈉化釩液制備五氧化二釩正極材料的方法，屬于化工冶金技術領域。本發明提供了一種鈉化釩液制備五氧化二釩正極材料的方法，包括：鈉化釩液經硫酸鋁除雜；濾液再加入硫酸銨沉淀，得偏釩酸銨；偏釩酸銨經酸性水溶液打漿過濾，再經水打漿，所得釩酸銨鹽懸濁液經噴霧干燥機定型，煅燒得五氧化二釩正極材料。本發明以鈉化釩液為原料，先經硫酸鋁除雜，沉淀得高純度偏釩酸銨，再利用酸性溶液進一步除雜，且改善釩酸銨鹽粒度和粘度，從而能夠通過噴霧干燥定型，煅燒后得到粒度50～100nm、純度99.9％以上的球狀五氧化二釩，其分散性和穩定性好。

技術領域

本發明屬于化工冶金技術領域，具體涉及一種鈉化釩液制備五氧化二釩正極材料的方法。

背景技術

常見的鋰離子電池正極材料的放電克容量一般為120～180毫安時，隨著新能源技術的快速發展，常規鋰離子電池正極材料難以達到未來能量存儲轉換的要求。五氧化二釩是一種典型的層狀氧化物，其理論克容量可達294毫安時，還擁有成本低和易制備的優勢，是高性能電池潛在的正極選擇之一。但是，五氧化二釩的應用常常受到其本身導電性和循環性能差的限制，主要是五氧化二釩作為正極材料在循環過程中結構不穩定，容易坍塌，所以很多研究都將五氧化二釩制成三維納米結構，使其粒度分布范圍變窄，穩定性提高和增大了材料的電導率以及比表面積，有利于鋰離子的嵌入脫出。

CN201910422788.8公開了一種鎂離子電池五氧化二釩正極材料的制備方法及應用，其將偏釩酸銨與酸、表面活性劑溶解在溶劑中，混合均勻后轉移到反應釜中；反應釜轉移至烘箱中升溫到160～200℃，保溫15～24h后，隨爐冷卻至室溫；將反應產物過濾后得到固體產物，依次用去離子水和無水乙醇多次洗滌固體產物并干燥；將固體產物放置在馬弗爐中升溫到400～500℃，保溫1～4h后隨爐冷卻至室溫，得到五氧化二釩正極材料；將五氧化二釩正極材料制成的正極片與純金屬鎂制成的負極片組裝成扣式電池。

CN201410212906.X公開了一種五氧化二釩/導電基底復合電極材料的制備方法，用于鋰離子電池陰極材料，其采用水熱法對導電基底在由偏釩酸銨、草酸、表面活性劑、去離子水組成的混合液中反應，制備出負載有五氧化二釩前驅體的導電基底，對負載有五氧化二釩前驅體的導電基底進行燒結后處理得到五氧化二釩/導電基底的復合材料。

分析上述文獻可知，其均以價格比較昂貴的高純度偏釩酸銨為原料，采用控制重結晶方法制得滿足結構要求的偏釩酸銨，然后煅燒得到五氧化二釩，然而結晶過程的可控性差，難以穩定得到滿足要求的五氧化二釩，且不利于規模生產。

發明內容

本發明為提高五氧化二釩生成效率，獲得質量穩定五氧化二釩，并降低成本，提供了一種鈉化釩液制備五氧化二釩正極材料的方法，其包括以下步驟：

A、向鈉化釩液中加入硫酸鋁，然后調節pH至8.5～9.5，經高溫反應、常溫靜置和過濾，得濾液；

B、向步驟A所得濾液中加入硫酸銨，調節pH至9.0～9.6，經沉淀反應，過濾，得偏釩酸銨；

C、步驟B所得偏釩酸銨用酸性水溶液打漿過濾，得濾餅；

D、步驟C所得濾餅用水打漿，得釩酸銨鹽懸濁液，然后經噴霧干燥機定型，煅燒后，得五氧化二釩正極材料。

其中，上述鈉化釩液制備五氧化二釩正極材料的方法，步驟A中，所述鈉化釩液中釩濃度為35g/L～40g/L。

其中，上述鈉化釩液制備五氧化二釩正極材料的方法，步驟A中，所述硫酸鋁的加入量按硫酸鋁中鋁含量與鈉化釩液中硅含量的摩爾比為1.2～1.4：1控制。

其中，上述鈉化釩液制備五氧化二釩正極材料的方法，步驟A中，所述高溫反應的溫度為90℃～95℃，時間為30～50min；所述常溫靜置的時間大于12h。