一种颗粒状Cu3(PO4)2/super P的锂离子电池正极材料制备方法。本发明专利技术通过固相法得到磷酸铜前驱体，后在马弗炉中阶段升温，再将热处理过的Cu3(PO4)2与super P进行充分球磨，即得Cu3(PO4)2/super P复合电极材料。复合具有“三高一优”的super P，即高比表面积、高结构、高纯净度和导电性优异，从而改善了磷酸铜导电性差的问题，super P具有良好的导热性保证电池的安全性和使用寿命，且可以提高材料的导电性。与现有技术相比，本发明专利技术原料丰富廉价易得，安全，且在复合过程中无需高温烧结，能耗低、制备工艺简单，此复合材料的应用将有望提升锂离子电池的性能。
【技术实现步骤摘要】
一种颗粒状Cu3(PO4)2/superP的锂离子电池正极材料制备方法
：本专利技术属于电化学
，具体涉及一种颗粒状Cu3(PO4)2/superP的锂离子电池正极材料制备方法。
技术介绍
锂离子电池具有高能量密度、高的工作电压、无记忆效应、优异的循环性能、环境友好等特点被广泛研究。锂离子电池的电极必须是离子和电子的混合导体，然而，目前锂离子电池采用的正极材料的导电性都不能满足要求[岳鹏.锂离子电池用富锂锰基正极材料的研究进展[J].山东化工,2016,45(18).]。其正极材料多为过渡金属氧化物以及过渡金属的磷酸盐，但是他们的导电性差，必须加入导电剂来提高电极的导电性[尹艳萍,王忠,王振尧.导电剂形貌对富锂正极材料性能发挥的影响[J].电源技术,2017,41(3):337-339.]。常用的导电剂一般为颗粒状、纤维状等。superP为导电炭黑颗粒的纳米级，炭黑颗粒间聚集形成链状或葡萄状，在电极中形成链式导电结构[PengB,XuY,WangX.TheelectrochemicalperformanceofsuperPcarbonblackinreversibleLi/Naionuptake[J].ScienceChinaPhysics,Mechanics&Astronomy,2017,60(6):064611.]。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种原料丰富廉价易得，安全，且在复合过程中无需高温烧结，能耗低、制备工艺简单的颗粒状Cu3(PO4)2/superP的锂离子电池正极材料制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：1)将可溶性磷酸盐溶解于去离子水中，制成浓度为0.28～0.4mg/mL的溶液A；2)按氧化铜与可溶性磷酸盐的质量比为1：2.8～4将氧化铜加入溶液A中磁力搅拌后调节溶液的pH值至4～6，之后将溶液倒入培养皿中，放入冰箱中冷冻得固体B；3)将冷冻好的固体B放入冷冻干燥机中干燥，使磷酸盐在氧化铜表面充分重结晶，得完全干燥的样品C；4)将样品C均匀铺展在石英坩埚中，后将坩埚放入马弗炉内，首先以5～10℃·min-1的升温速率自室温升温至350～500℃保温1～3h，然后再以2～4℃·min-1的升温速率温度升至650～700℃保温1～2h，得到热处理后的样品D；5)取1g样品D与0.5～0.8gPVDF，2mL亚油酸和相对于磷酸铜质量的15％～25％的superP混合，以480～650rmin-1的转速球磨得到混合均匀的Cu3(PO4)2/superP复合材料。所述步骤1)可溶性磷酸盐为磷酸铵或磷酸钾。所述步骤1)是将可溶性磷酸盐搅拌并超声10～30min解于去离子水中。所述步骤2)磁力搅拌时间为1～3h。所述步骤2)冰箱中冷冻12～24h。所述步骤3)干燥时间为12～24h。所述步骤5)球磨采用行星式球磨机球磨2～3h。本专利技术通过固相法得到磷酸铜前驱体，后在马弗炉中阶段升温，再将热处理过的Cu3(PO4)2与superP进行充分球磨，即得Cu3(PO4)2/superP复合电极材料。复合具有“三高一优”的superP，即高比表面积、高结构、高纯净度和导电性优异，从而改善了磷酸铜导电性差的问题，superP具有良好的导热性保证电池的安全性和使用寿命，且可以提高材料的导电性。与现有技术相比，本专利技术原料丰富廉价易得，安全，且在复合过程中无需高温烧结，能耗低、制备工艺简单，此复合材料的应用将有望提升锂离子电池的性能。本专利技术在球磨过程中，添加了粘结剂PVDF与助磨剂亚油酸，在球磨过程中，增强了复合材料的粘结强度与均匀性，提高了研磨效率。本专利技术采用阶段升温、保温的模式，可以有效的控制温度，处理时间短，进而使材料结构向优异的方面转变。该复合材料在小电流密度下的容量约为200mAhg-1。附图说明图1是本专利技术实施例1制备的颗粒状Cu3(PO4)2/superP的锂离子电池正极材料的SEM图。图2是本专利技术实施例1制备的颗粒状Cu3(PO4)2/superP的锂离子电池正极材料的XRD图。图3是本专利技术实施例1制备的颗粒状Cu3(PO4)2/superP的锂离子电池正极材料的性能图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1：1)将磷酸铵溶解于去离子水中，搅拌并超声10min制成浓度为0.28mg/mL的溶液A；2)按氧化铜与磷酸铵的质量比为1：2.8将氧化铜加入溶液A中磁力搅拌1h后调节溶液的pH值至4，之后将溶液倒入培养皿中，放入冰箱中冷冻12h得固体B；3)将冷冻好的固体B放入冷冻干燥机中干燥12h，使磷酸盐在氧化铜表面充分重结晶，得完全干燥的样品C；4)将样品C均匀铺展在石英坩埚中，后将坩埚放入马弗炉内，首先以5℃·min-1的升温速率自室温升温至350℃保温1h，然后再以2℃·min-1的升温速率温度升至650℃保温1h，得到热处理后的样品D；5)取1g样品D与0.6gPVDF，2mL亚油酸和相对于磷酸铜质量的15％的superP混合，以480rmin-1的转速在行星式球磨机中球磨2h得到混合均匀的Cu3(PO4)2/superP复合材料。参见图1，将实施例1制备的产物用日本公司生产的JSM-6700F型扫描电子显微镜进行观察，从SEM图中可以看出，多个小的球状superP颗粒覆盖在单个的磷酸铜颗粒表面，superP颗粒之间相互接触，整体形成一个联通的导电网络。参见图2，将实施例1制备的产物用日本理学D/max2000PCX-射线衍射仪分析，发现产物为Cu3(PO4)2/superP复合相。、参见图3，电极材料在0.02A·g-1，0.05A·g-1，0.1A·g-1，0.2A·g-1的电流密度下的容量分别为170mAh·g-1,153mAh·g-1,134mAh·g-1,110mAh·g-1,并且在大电流密度下，其容量可以稳定在100mAh·g-1附近。实施例2：1)将磷酸钾溶解于去离子水中，搅拌并超声20min制成浓度为0.3mg/mL的溶液A；2)按氧化铜与磷酸钾的质量比为1：3将氧化铜加入溶液A中磁力搅拌2h后调节溶液的pH值至5，之后将溶液倒入培养皿中，放入冰箱中冷冻18h得固体B；3)将冷冻好的固体B放入冷冻干燥机中干燥18h，使磷酸盐在氧化铜表面充分重结晶，得完全干燥的样品C；4)将样品C均匀铺展在石英坩埚中，后将坩埚放入马弗炉内，首先以8℃·min-1的升温速率自室温升温至480℃保温2h，然后再以3℃·min-1的升温速率温度升至680℃保温1.5h，得到热处理后的样品D；5)取1g样品D与0.5gPVDF，2mL亚油酸和相对于磷酸铜质量的20％的superP混合，以520rmin-1的转速在行星式球磨机中球磨2.5h得到混合均匀的Cu3(PO4)2/superP复合材料。实施例3：1)将磷酸铵溶解于去离子水中，搅拌并超声30min制成浓度为0.4mg/mL的溶液A；2)按氧化铜与磷酸铵的质量比为1：4将氧化铜加入溶液A中磁力搅拌3h后调节溶液的pH值至6，之后将溶液倒入培养皿中，放入冰箱中冷冻24h得固体B；3)将冷冻好的固体B放入冷冻干燥机中干燥24h，使磷酸盐在氧化铜表面充分重结晶，得完全干燥的样品C；4)将样品C本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种颗粒状Cu3(PO4)2/super P的锂离子电池正极材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将可溶性磷酸盐溶解于去离子水中，制成浓度为0.28～0.4mg/mL的溶液A；2)按氧化铜与可溶性磷酸盐的质量比为1：2.8～4将氧化铜加入溶液A中磁力搅拌后调节溶液的pH值至4～6，之后将溶液倒入培养皿中，放入冰箱中冷冻得固体B；3)将冷冻好的固体B放入冷冻干燥机中干燥，使磷酸盐在氧化铜表面充分重结晶，得完全干燥的样品C；4)将样品C均匀铺展在石英坩埚中，后将坩埚放入马弗炉内，首先以5～10℃·min
【技术特征摘要】
1.一种颗粒状Cu3(PO4)2/superP的锂离子电池正极材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)将可溶性磷酸盐溶解于去离子水中，制成浓度为0.28～0.4mg/mL的溶液A；2)按氧化铜与可溶性磷酸盐的质量比为1：2.8～4将氧化铜加入溶液A中磁力搅拌后调节溶液的pH值至4～6，之后将溶液倒入培养皿中，放入冰箱中冷冻得固体B；3)将冷冻好的固体B放入冷冻干燥机中干燥，使磷酸盐在氧化铜表面充分重结晶，得完全干燥的样品C；4)将样品C均匀铺展在石英坩埚中，后将坩埚放入马弗炉内，首先以5～10℃·min-1的升温速率自室温升温至350～500℃保温1～3h，然后再以2～4℃·min-1的升温速率温度升至650～700℃保温1～2h，得到热处理后的样品D；5)取1g样品D与0.5～0.8gPVDF，2mL亚油酸和相对于磷酸铜质量的15％～25％的superP混合，以480～650rmin-1的转速球磨得到混合均匀的Cu3(PO4)2/superP复合材料。2.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹丽云，王海，党欢，黄剑锋，李嘉胤，王羽偲嘉，冯亮亮，冯永强，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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