一种锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：（1）将EDTA溶解于氨水中，得到EDTA四铵盐溶液；（2）将锂源、钒源和磷源加入步骤（1）EDTA四铵盐溶液中，得到糊状混合物，然后湿法球磨；（3）将步骤（2）得到的混合物干燥；（4）将步骤（3）得到的干燥物研磨，然后惰性气氛下或者还原气氛下煅烧；（5）将步骤（4）煅烧产物研磨，即得。本发明专利技术锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法步骤简单、快速，能耗低，成本低，环境友好，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法。
技术介绍
锂离子电池作为新一代储能装置，已经广泛的应用到便携式电子产品上。近年来随着电动车和混合电动车的快速发展，对锂离子动力电池的容量、功率和能量密度、循环性能和安全性提出了更高的要求。而电极材料在很大程度上决定了以上性能。现有的锂离子电池电极材料的制备方法可以分为固相法和液相法。固相法工艺简单、易于大规模化生产。但是，固相法很难将原料混合均匀，最终制备的产品中容易出现杂质相，而且产品颗粒粗大颗粒不均匀，这些因素都会恶化材料的电化学性能。液相法可以使原料达到分子级或者原子级的混合，最终制备的材料纯度高，而且颗粒细小分布均匀，材料具有良好的电化学性能。但是液相法工艺繁琐，大规模生产的难度大。液相法中有一种溶胶-凝胶法（Sol-Gel法，简称SG法），是一种条件温和的材料制备方法，溶胶-凝胶法就是以无机物或金属醇盐作前驱体，在液相将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶，溶胶经陈化，胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，凝胶经过干燥、热处理而成氧化物或其它化合物固体粉末。中国专利CN105720254A公开了一种锂离子电池负极材料碳包覆钒酸锂的制备方法，先将EDTA和氨水加到去离子水中搅拌形成澄清透明的EDTA二氨水溶液；加入钒源和锂源，搅拌形成黄绿色透明溶液，蒸发、烘干得到蓝色钒酸锂前驱体；研磨粉碎后在还原性气氛或者惰性气氛下预烧后再粉碎烧结得到碳包覆钒酸锂。但是，该专利方法为液相法，适用于一些易溶于EDTA二氨水溶液的原料，对溶解性差的原料不适合，应用范围受限制，而且步骤复杂。
技术实现思路
为克服上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法，应用范围广泛。为克服上述缺陷，本专利技术采用如下技术方案：一种锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法，包括以下步骤：（1）将EDTA溶解于氨水中，得到EDTA四铵盐溶液，其中，n(NH3·H2O):n(EDTA)=4-6:1；（2）将锂源、钒源和磷源加入步骤（1）EDTA四铵盐溶液中，得到糊状混合物，然后湿法球磨，其中，n(EDTA):n(Li+):n(V5+):n(PO43-)=3-4:3-3.3:2:3；（3）将步骤（2）得到的混合物干燥；（4）将步骤（3）得到的干燥物研磨，然后惰性气氛下或者还原气氛下煅烧；（5）将步骤（4）煅烧产物研磨，即得。优选地，所述步骤（1）氨水的质量浓度为18-28 %。优选地，所述步骤（2）锂源是碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂和醋酸锂中的一种或者几种。优选地，所述步骤（2）钒源是五氧化二钒和/或偏钒酸铵。优选地，所述步骤（2）磷源是磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸中的一种或者几种。优选地，所述步骤（2）湿法球磨时间为3-6h，转速为200-500rpm，球料比为5-20:1。优选地，所述步骤（3）干燥的温度为60-100℃，时间为5-12h。优选地，所述步骤（4）煅烧温度为600-850℃，时间为2-10h。优选地，所述步骤（4）研磨时间为3-8min。优选地，所述步骤（5）研磨时间为3-8min。本专利技术的积极有益效果：1. 本专利技术锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法为固相法，步骤简单，磷源和锂源（除碳酸锂微溶于水外）溶于水，五氧化二钒不溶于EDTA四铵盐溶液，偏钒酸铵在常温下微溶，本专利技术首先将EDTA跟氨水发生化学反应变成EDTA四铵盐溶液，再加入锂源、钒源和磷源，其中部分锂源、部分钒源和EDTA四铵盐溶液发生配位化学反应得到配位溶液，磷源转移到配位溶液中，配位溶液与部分不配位的锂源以及不配位钒源固体粉末混合，接着采用湿法球磨混合各种原料，液相跟固相接触面积大，原料能够得到均匀的分散，在后面的煅烧过程中材料容易得到纯相，纯相有利于材料电化学性能的发挥。2. 本专利技术锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法相比较于传统的固相法，传统的固相法中乙醇或者丙酮为分散剂，各原料混合不均匀，本专利技术采用EDTA作为络合剂，氨水为分散剂，本专利技术混合过程发生化学反应，各种原料接触充分，分散均匀，而且本专利技术材料在惰性气氛下或者还原气氛下煅烧，EDTA作为络合剂和碳源，EDTA热解的碳可以提高材料的电子电导率，进而提高材料的电化学性能，EDTA热解的碳还可以将高价的钒还原。3. 本专利技术锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法采用固相法，水的用量较少，后续除去水的温度为60-100℃，时间为5-12h，除去水的时间短，温度也较低，而且不需要在除水的步骤进行搅拌操作，降低了能耗，成本低。4. 本专利技术锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法步骤简单、快速，能耗低，成本低，环境友好，具有较好的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1中制备的Li3V2(PO4)3@C的XRD图；图2为本专利技术实施例1中制备的Li3V2(PO4)3@C的TEM图；图3为本专利技术实施例1中制备的Li3V2(PO4)3@C在1 C电流下的循环性能图;图4为本专利技术实施例2中制备的Li3V2(PO4)3@C的XRD图；图5为本专利技术实施例2中制备的Li3V2(PO4)3@C的TEM图；图6为本专利技术实施例2中制备的Li3V2(PO4)3@C在3 C电流下的循环性能图;图7为本专利技术实施例3中制备的Li3V2(PO4)3@C的XRD图；图8为本专利技术实施例3中制备的Li3V2(PO4)3@C的TEM图；图9为本专利技术实施例3中制备的Li3V2(PO4)3@C在5 C电流下的循环性能图;图10为本专利技术实施例4中制备的Li3V2(PO4)3@C的XRD图；图11为本专利技术实施例4中制备的Li3V2(PO4)3@C的TEM图；图12为本专利技术实施例4中制备的Li3V2(PO4)3@C在10 C电流下的循环性能图；图13为本专利技术实施例5中制备的Li3V2(PO4)3@C的XRD图；图14为本专利技术实施例5中制备的Li3V2(PO4)3@C的TEM图；图15为本专利技术实施例5中制备的Li3V2(PO4)3@C在5 C电流下的首次充放电曲线图；图16为本专利技术实施例6中制备的Li3V2(PO4)3@C的XRD图；图17为本专利技术实施例6中制备的Li3V2(PO4)3@C的TEM图；图18为本专利技术实施例6中制备的Li3V2(PO4)3@C在10 C电流下的首次充放电曲线图。具体实施方式下面结合一些具体实施例对本专利技术进一步说明。实施例1一种Li3V2(PO4)3@C正极材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将10.9692 g EDTA溶解于10.1 mL质量浓度28%的氨水中，得到EDTA四铵盐溶液，n(NH3·H2O):n(EDTA)=4:1；（2）将LiOH·H2O为1.5751g，NH4VO3为2.9272g和NH4H2PO4为4.3173g加入步骤（1）EDTA四铵盐溶液中，得到糊状混合物，然后在行星球磨机中湿法球磨，时间为5h，转速为300rpm，球料比为5:1，其中，n(EDTA):n(Li+):n(V5+)：n(PO43-)=3:3:2:3；（3）将步骤（2）得到的混合物置于烘箱中60℃干燥12 h；（4）将步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将EDTA溶解于氨水中，得到EDTA四铵盐溶液，其中，n(NH3·H2O):n(EDTA)=4‑6:1；（2）将锂源、钒源和磷源加入步骤（1）EDTA四铵盐溶液中，得到糊状混合物，然后湿法球磨，其中，n(EDTA):n(Li+):n(V5+):n(PO43‑)=3‑4:3‑3.3:2:3；（3）将步骤（2）得到的混合物干燥；（4）将步骤（3）得到的干燥物研磨，然后惰性气氛下或者还原气氛下煅烧；（5）将步骤（4）煅烧产物研磨，即得。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将EDTA溶解于氨水中，得到EDTA四铵盐溶液，其中，n(NH3·H2O):n(EDTA)=4-6:1；（2）将锂源、钒源和磷源加入步骤（1）EDTA四铵盐溶液中，得到糊状混合物，然后湿法球磨，其中，n(EDTA):n(Li+):n(V5+):n(PO43-)=3-4:3-3.3:2:3；（3）将步骤（2）得到的混合物干燥；（4）将步骤（3）得到的干燥物研磨，然后惰性气氛下或者还原气氛下煅烧；（5）将步骤（4）煅烧产物研磨，即得。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）氨水的质量浓度为18-28 %。3.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）锂源是碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂和醋酸锂中的一种或者几种。4.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料碳包覆磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利娟，孟召辉，李新喜，张国庆，王宏伟，冯玉泉，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南;41