核壳结构的锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂的制备方法，包括以下步骤：（1）将锂源、钒源、磷源以锂离子、钒离子、磷酸根离子的摩尔比为1:1:1的比例混合，同还原剂一起溶于水中；（2）调节溶液pH至6-9；（3）将溶液移入到高压反应釜中，于200-400℃加热反应10-72h，得均一溶胶；（4）将溶胶取出过滤，真空60-120℃烘干，得前驱体；（5）将前驱体置于烧结炉中，在非还原气氛下于300-600℃烧结2-15h，随后在氧气气氛下于200-400℃热处理0.1-4.0h，最后自然冷却至室温，即成。本发明专利技术材料磷酸氧钒锂，核为LiVOPO4，壳为具有纳米厚度的V2O5薄层，结构特殊，电化学性能优异。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括以下步骤：（1）将锂源、钒源、磷源以锂离子、钒离子、磷酸根离子的摩尔比为1:1:1的比例混合，同还原剂一起溶于水中；（2）调节溶液pH至6-9；（3）将溶液移入到高压反应釜中，于200-400℃加热反应10-72h，得均一溶胶；（4）将溶胶取出过滤，真空60-120℃烘干，得前驱体；（5）将前驱体置于烧结炉中，在非还原气氛下于300-600℃烧结2-15h，随后在氧气气氛下于200-400℃热处理0.1-4.0h，最后自然冷却至室温，即成。本专利技术材料磷酸氧钒锂，核为LiVOPO4，壳为具有纳米厚度的V2O5薄层，结构特殊，电化学性能优异。【专利说明】
本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂的制备方法，尤其涉及一种。
技术介绍
LiVOPO4是一种新型锂离子电池正极材料，属磷酸盐系正极材料，在V4+/V5+氧化还原电对的基础上，通过聚阴离子的诱导效应而具有较高的充放电平台(3.95V vs Li+)和较高的理论比容量(156mAh/g)，能量密度为616Wh/Kg，高于已经商业化的磷酸铁锂正极材料(598Wh/Kg)，而且磷酸氧钒锂具有电压平台稳定、结构稳定、安全性好、原料便宜等优点，在锂离子动力电池的制造中表现出较大的潜力。LiVOPO4虽然有以上优点，但其较低的电子电导率，严重限制了它在大倍率充放电时的电化学性能。由于LiVOPO4的烧结气氛一般在空气中，化学反应剧烈，使得传统的包覆碳来改善电子电导率的方法在改善该材料上失去意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种，以改善锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂的电化学性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种，包括以下步骤: (1)将锂源、钒源、磷源以锂离子、钒离子、磷酸根离子的摩尔比为1:1:1的比例混合，同还原剂一起溶于水中，控制金属钥;离子的浓度在0.005-0.5mol L—1之间；所述还原剂与钒离子的摩尔比为5-1:1 ; (2)将步骤(I)所得的溶液调节pH至6-9； (3)将步骤(2)所得的溶液移入到高压反应釜中，于200-400°C加热反应10-72h，得均一溶胶； (4)将步骤(3)所得的溶胶取出过滤，真空60-120°C烘干，得LiVOPO4前驱体； (5)将步骤(4)所得的前驱体置于烧结炉中，在非还原气氛下于300-600°C烧结2-15h，随后在氧气气氛下于200-400°C热处理0.1-4.0h,最后自然冷却至室温，即得核壳结构的锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂。进一步，步骤(I)中，所述锂源为碳酸锂、硝酸锂、氟化锂、草酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、氯化锂中的一种或几种。进一步，步骤(I)中，所述钒源为五氧化二钒、偏钒酸铵、钒酸铵、三氧化二钒、草酸氧钒中的一种或几种。进一步，步骤(I)中，所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸、焦磷酸中的一种或几种。进一步，步骤(I)中，所述还原剂为酒石酸、柠檬酸、草酸、乙二酸、己二酸、丙二酸、抗坏血酸中的一种或几种。进一步，步骤(5)中,所述非还原气氛为氩气、氮气、空气或氦气。五氧化二钒是一种层状氧化物锂离子电池正极材料，虽其电压平台低，但其电子电导率较高(10_2?10_3S/cm)，且循环倍率性能都优于LiVOPO4正极材料。材料在微观结构的改进上，核壳结构材料具有双层或多层结构，其内部和外部分别富集不同成分，使得核与壳的功能实现复合与互补，本专利技术将核壳结构的设计理念应用到锂离子电池材料中，通过把具有纳米厚度的层状V2O5均匀的包覆在LiVOPO4电极材料外围，来提高其电化学性能。本专利技术利用溶液法制备具有核壳结构的锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂，所得核壳结构材料的核是具有高电化学平台的LiVOPO4，核壳结构材料的外壳是具有纳米厚度的V2O5薄层，其电导率较高，而且自身又具有电化学活性，不仅可提高材料整体的电导率，而且可以提供更多的锂离子嵌入位点，增加材料的能量密度。本专利技术合成的具有核壳结构的锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂具有良好的结构稳定性和优异的电化学性能。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例1中所得样品的0.05C、0.1CUC首次充放电曲线； 图2为本专利技术实施例1中所得样品的电化学倍率性能的循环图。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1 称取氟化锂0.0lrnol，五氧化二钒0.005mol，磷酸氢二铵0.0lmol，柠檬酸0.02mol，将它们一起溶解于500mL的去离子水中，形成均一蓝色溶液，调节溶液的pH=7 ;将溶液转至高压反应釜中，于250°C加热反应12h，得均一溶胶，将所得溶胶取出过滤，将过滤产物于真空烘箱中80°C烘干；将烘干粉末在玛瑙研钵中进行研磨后，置于烧结炉中，在空气气氛下于450°C烧结8h，然后在氧气气氛下350°C热处理lh，最后自然冷却至室温，即得五氧化二钒包覆的具有核壳结构的锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂。电池的组装:称取0.24g所得的磷酸氧钒锂正极材料，加入0.03g Super-P作导电剂和0.03g PVDF(HSV-900)作粘结剂，充分研磨后加入NMP分散混合，调浆至均匀后于16um厚的铝箔上拉浆制作成正极片，在厌氧手套箱中以金属锂片为负极，以Celgard 2300为隔膜，lmol/L LiPF6/EC:DMC:EMC (体积比1:1:1)为电解液，组装成CR2025的扣式电池，将电池在2.0?4.5V电压范围内测其充放电容量和倍率性能，0.05C、0.1C、IC首次充放电曲线如图1所示，电化学倍率性能的循环图如图2所示，0.05C首次放电比容量为144.6mAh/g,0.1C首次充放电比容量为143.5mAh/g, IC首次放电比容量为107mAh/g。实施例2 称取氢氧化锂0.02mol，五氧化二钒0.0ImoI，磷酸氢二铵0.02mol，柠檬酸0.02mol，将它们一起溶解于500mL的去离子水中，形成均一绿色溶液，调节溶液的pH=6 ;将溶液转至高压反应釜中，于300°C加热反应10h，得均一溶胶；将所得溶胶取出过滤，将过滤产物于真空烘箱中120°C烘干；将烘干粉末在玛瑙研钵中进行研磨后，置于烧结炉中，在氩气气氛下于500°C烧结15h，然后在氧气气氛下200°C热处理4h，最后自然冷却至室温，即得具有核壳结构的锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂。电池的组装:称取0.24g所得的磷酸氧钒锂正极材料，加入0.03g Super-P作导电剂和0.03g PVDF (HSV-900)作粘结剂，充分研磨后加入NMP分散混合，调浆至均匀后于16um厚的铝箔上拉浆制作成正极片，在厌氧手套箱中以金属锂片为负极，以Celgard 2300为隔膜，lmol/L LiPF6/EC:DMC:EMC (体积比1:1:1)为电解液，组装成CR2025的扣式电池，将电池在2.0?4.5V电压范围内测其充放电容量和倍率性能，其中0.05C首次电比容量为123.7mAh/g,0.1C首次放电比容量为119.5mAh/g, IC首次放电比容量为99.5mAh/g。实施例3 称取氟化锂0.05mol，偏钒酸铵0.05mol，磷酸氢二铵0.05mol，柠檬酸0.2m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核壳结构的锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将锂源、钒源、磷源以锂离子、钒离子、磷酸根离子的摩尔比为1:1:1的比例混合，同还原剂一起溶于水中，控制金属钒离子的浓度在0.005‑0.5mol L‑1之间；所述还原剂与钒离子的摩尔比为5‑1:1；（2）将步骤（1）所得的溶液调节pH至6‑9；（3）将步骤（2）所得的溶液移入到高压反应釜中，于200‑400℃加热反应10‑72h，得均一溶胶；（4）将步骤（3）所得的溶胶取出过滤，真空60‑120℃烘干，得LiVOPO4前驱体；（5）将步骤（4）所得的前驱体置于烧结炉中，在非还原气氛下于300‑600℃烧结2‑15h，随后在氧气气氛下于200‑400℃热处理0.1‑4.0h，最后自然冷却至室温，即得核壳结构的锂离子电池正极材料磷酸氧钒锂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊超，韩亚东，张宝，沈超，明磊，袁新波，李晖，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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