磷酸钒锂正极材料及其制备方法以及正极片技术

本发明专利技术公开一种磷酸钒锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：以摩尔比n(Li)：n(V)：n(P)：n(H

【技术实现步骤摘要】
磷酸钒锂正极材料及其制备方法以及正极片
本专利技术涉及锂电池
，尤其涉及一种磷酸钒锂正极材料及其制备方法以及正极片。
技术介绍
目前，以磷酸根聚阴离子为基础的正极材料具有环保、安全性能好、成本低廉、结构稳定及电化学性能较好的优点。其中，这类材料的代表之一是磷酸钒锂。目前，磷酸钒锂的制备方法有高温固相法、溶胶凝胶法、热液法、掺杂法及软化学法。然而，上述各类制备方法制得的正极材料的放电容量还有进一步提升的空间；同时现有的钒金属材料较贵，使得制备成本较高。鉴于此，实有必要提供一种磷酸钒锂正极材料及其制备方法以及正极片以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磷酸钒锂正极材料及其制备方法以及正极片，旨在改善磷酸钒锂作为正极材料制成的锂电池比容量不够高即制备成本较高的问题，提升磷酸钒锂作为正极材料的电化学性能，降低材料成本。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种磷酸钒锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：以摩尔比n(Li)：n(V)：n(P)：n(H2C2O4)＝3:2:3:2称取LiOH·H2O、V2O5、NH4H2PO4及H2C2O4原料；步骤二：往蒸馏水中加入盐酸，再加入所述V2O5原料搅拌至完全溶解；再加入所述LiOH·H2O、所述NH4H2PO4及所述H2C2O4原料搅拌直至完全溶解得到溶液A；其中，蒸馏水与盐酸的体积比为5:1；步骤三：往所述溶液A中加入苯胺，在60℃磁力下搅拌得到蓝绿色溶液B；将所述溶液B蒸干得到绿色凝胶，再将所述凝胶在80℃条件下干燥得到绿色干凝胶；其中，所述苯胺的质量百分数为5％-10％；步骤四：将所述干凝胶以300℃温度于空气气氛中研磨3-5h；再于700-900℃的温度环境中煅烧3-5h，将煅烧产物静置冷却后研磨成粉末，即得掺杂苯胺的磷酸钒锂正极材料。在一个优选实施方式中，还包括步骤五：往所述掺杂苯胺的磷酸钒锂正极材料加入质量百分数为3％-12％的碳纳米管，并在惰性气体氛围下研磨。在一个优选实施方式中，在步骤三中，所述苯胺的质量百分数为7％。在一个优选实施方式中，在步骤四中，所述干凝胶通过玛瑙研磨4h。在一个优选实施方式中，在步骤四中，煅烧时间为4h。在一个优选实施方式中，在步骤四中，煅烧温度为800℃。本专利技术另一方面提供一种磷酸钒锂正极材料，所述磷酸钒锂正极材料由上述任一项所述的磷酸钒锂正极材料制备方法制备而成。本专利技术再一方面提供一种正极片，由以下步骤制成：将所述磷酸钒锂正极材料、乙炔黑及PTFE按质量比85:10:5的比例混合，加入NMP，制成正极浆料；将所述正极浆料均匀的涂覆在集流体上，置于真空干燥箱中以120℃温度干燥12h；干燥完成后将所述集流体在压片机上进行压片从而得到正极片。本专利技术以草酸为还原剂，结合溶胶凝胶法与固相法制备磷酸钒锂；在磷酸钒锂中掺杂苯胺，有利于锂离子的嵌入与脱出。同时，草酸在高温条件下转化为具有导电性的碳，提高了磷酸钒锂材料的导电性，改善了现有磷酸钒锂材料的电化学性能。另外，在Li3V2(PO4)3内以导电聚合物苯胺部分取代较贵而有毒的V3+，使部分V3+游离出来，既提高了活性元素V3+的利用率，又降低了材料成本。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术各实施例制得样品制备的电池首次充放电容量曲线图；图2为本专利技术各实施例制得样品制备的电池放电循环性能曲线图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本专利技术，并不是为了限定本专利技术。本专利技术一方面提供一种一种磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)正极材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：以摩尔比n(Li)：n(V)：n(P)：n(H2C2O4)＝3:2:3:2称取LiOH·H2O、V2O5、NH4H2PO4及H2C2O4原料。步骤二：往蒸馏水中加入盐酸，再加入V2O5原料搅拌至完全溶解；再加入LiOH·H2O、NH4H2PO4及H2C2O4原料搅拌直至完全溶解得到溶液A；其中，蒸馏水与盐酸的体积比为5:1。具体操作过程中，例如取100ml蒸馏水，将20ml左右的盐酸加入到蒸馏水中进行稀释；再加入V2O5原料，用玻璃棒搅拌使其溶解，之后将LiOH·H2O、NH4H2PO4及H2C2O4原料加入到溶液中，搅拌直至完全溶解，得到溶液A(将混合有盐酸、V2O5、LiOH·H2O、NH4H2PO4与H2C2O4及其反应产物的溶液称为溶液A)。能够理解的是，蒸馏水与盐酸的具体含量由各个材料的质量与溶解度来决定。其中，草酸作为还原剂，参与反应生成磷酸钒锂，具体的反应机理可参考现有技术，本专利技术在此不做限定。步骤三：往溶液A中加入苯胺，在60℃磁力下搅拌得到蓝绿色溶液B(将磷酸钒锂与苯胺的反应物及其他副产物的混合溶液成为溶液B)；将溶液B蒸干得到绿色凝胶，再将凝胶在80℃条件下干燥得到绿色干凝胶；其中，苯胺的质量百分数为5％-10％。具体的，苯胺的质量百分数可分别为5％、7％及10％。在本步骤中，副产物有NH4、CO2、H2O等气体，从而绿色凝胶饱含气体。将绿色凝胶在80℃条件下干燥后生成疏松多孔的绿色干凝胶。其中，通过显微观察发现，掺杂7％苯胺的磷酸钒锂粒径最小，从而有利于锂离子的嵌入脱出，并使磷酸钒锂具有最佳的晶型结构。需要说明的是，纯的磷酸钒锂样品在显微状态呈现为不规则的层状颗粒，而掺杂苯胺的磷酸钒锂样品则包含很多规则的球状颗粒，尤以7％质量百分数的苯胺掺杂的磷酸钒锂样品的球状颗粒最为规则及数量最多。样品的粒径与堆叠结构会影响锂离子的嵌入与脱出，粒径增大时，样品支撑的锂电池的放电容量会随之降低。因此，相较于纯的磷酸钒锂，掺杂了苯胺，尤以掺杂了7％质量百分数的苯胺制成的样品具有了更高的放电容量。步骤四：将干凝胶以300℃温度于空气气氛中研磨3-5h；再于700-900℃的温度环境中煅烧3-5h，将煅烧产物静置冷却后研磨成粉末，即得掺杂苯胺的磷酸钒锂正极材料。具体操作过程中，将干凝胶在空气氛围下通过玛瑙研磨4h，以排出残留在干凝胶中的NH4、CO2、H2O等气体。然后利用碳保护煅烧法在800℃的马弗炉内煅烧4h，以防产物被氧化，冷却后研磨成粉末。当然，还可采用惰性气体(如稀有气体、氮气等)进行保护煅烧。显微状态下，7wt％的苯胺掺杂的Li3V2(PO4)3样品呈现出了线状结构或纳米状结构，此时，草酸在高温煅烧条件下发生化学反应转化为具有导电性的碳，呈网状的分布于Li3V2(PO4)3样品，提高了纯Li3V2(PO4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一：以摩尔比n(Li)：n(V)：n(P)：n(H

【技术特征摘要】
1.一种磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：以摩尔比n(Li)：n(V)：n(P)：n(H2C2O4)＝3:2:3:2称取LiOH·H2O、V2O5、NH4H2PO4及H2C2O4原料；
步骤二：往蒸馏水中加入盐酸，再加入所述V2O5原料搅拌至完全溶解；再加入所述LiOH·H2O、所述NH4H2PO4及所述H2C2O4原料搅拌直至完全溶解得到溶液A；其中，蒸馏水与盐酸的体积比为5:1；
步骤三：往所述溶液A中加入苯胺，在60℃磁力下搅拌得到蓝绿色溶液B；将所述溶液B蒸干得到绿色凝胶，再将所述凝胶在80℃条件下干燥得到绿色干凝胶；其中，所述苯胺的质量百分数为5％-10％；
步骤四：将所述干凝胶以300℃温度于空气气氛中研磨3-5h；再于700-900℃的温度环境中煅烧3-5h，将煅烧产物静置冷却后研磨成粉末，即得掺杂苯胺的磷酸钒锂正极材料。


2.如权利要求1所述的磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，还包括步骤五：往所述掺杂苯胺的磷酸钒锂正极材料加入质量百分数为3％-12％的碳纳米管，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：李穷，胡天文，李涛，邵振东，
申请(专利权)人：安徽德亚电池有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34