一种锂离子电池正极材料的LiMoP制造技术

本发明专利技术提供了一种采用共沉淀法制备LiMoP

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池正极材料的LiMoP2O7的制备方法
本专利技术属于锂离子电池正极材料制备
，特别涉及一种焦磷酸钼锂正极材料的制备方法。
技术介绍
伴随着化石能源不断开采，地球中可用的化石能源日益减少，寻找新的可再生能源代替化石能源成了现阶段科学研发的重点工作。电能作为优秀的清洁能源目前正应用于汽车、公共交通、无线通信等各个重要领域。锂离子电池作为电能的存储设备，其高的储能容量、优异的循环性能，无记忆效应并且对环境无污染等特点，被认为是目前理想的电能转换设备。锂离子电池中正极材料、负极材料、隔膜、电解液等是锂离子电池发展的关键，由于石墨碳、无定形碳等具有层状的碳素负极材料的容量已经到达300mAhg-1，远高于正极材料的容量，对于电解液的研究主要针对于提高安全性能、稳定性能的研究。由于电池正极材料对锂离子电池的电化学性能的影响远大于负极，对于正极材料的改进是目前锂离子电池的热点问题，也是锂离子电池体系发展的瓶颈。LiMoP2O7放电比容量高、放电平台平稳、结构稳定、循环性能优异，但是传统的二次球形颗粒结构存在结构牢固性差，在较高的电压下其骨架结构容易破坏导致副反应加剧，电化学性能下降。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种采用共沉淀法制备LiMoP2O7的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种上述使用共沉淀法制备LiMoP2O7的方法，具体包括以下步骤：A)将一定量的(NH4)2Mo(SO4)2·6H2O(＞98％)和H3PO4(＞85％)配成溶液(Mo∶P＝1∶2(原子比))后加入到LiOH·H2O(＞90％)溶液中；B)反应釜中通入氮气，流量计控制流量保持反应釜内的氮气气氛，水循环系统控制水温，用氨水与水的混合溶液配置底液，用浆叶旋转使反应釜内部反应均匀；C)将混合好的溶液打入反应釜，连续反应直到物料的粒径为3-15μm停止打料，陈化后将料取出置于真空干燥箱中于100～150℃烘干；D)将烘干的前驱体研磨过筛后将前驱体加入质量分数为5％～10％(相对于LiMoP2O7)的活性炭，在研钵中混合均匀后将其置于通有氩气(99.99％)的管式炉中以5～10℃/min的速率升温到所需温度(氩气流量5～10mL/min)，热处理一定时间；E)随炉自然冷却后洗涤，所得固体即为最终产物。作为优选的技术方案，步骤A中(NH4)2Mo(SO4)2·6H2O、H3PO4摩尔比为1∶2，混合水溶液的浓度为2～5mol/L。作为优选的技术方案，步骤B中水循环系统的水温设定为40～60度。作为优选的技术方案，步骤B中氨水与水混合作为底液，配置底液的pH为11～12。浆叶的转速为300～800r/min。作为优选的技术方案，步骤C中混合水溶液的进料速度设置为150～200ml/h。作为优选的技术方案，步骤C中陈化时间为12～18小时。作为优选的技术方案，步骤D中前驱体加入活性炭的质量分数为5％～10％。作为优选的技术方案，步骤D中烧结条件为先在空气中500～600度预加热6～10小时，再以2～5度每分钟的升温速度升温至900～1000度，保温15～20小时。作为优选的技术方案，步骤E中随炉降温至500～600度，保温15～20小时，再随炉自然冷却降温到室温。本专利技术的另一个目的是提供由上述方法制备得到LiMoP2O7在制备锂离子电池中的应用。使用CR2032型扣式电池进行相应的充放电性能测试。电池结构中包括正极壳、正极片、电解液、隔膜、电解液、负极(垫片+锂片)、弹簧片、负极壳的顺序组装电池。其中电解液为1mol/L的LiPF6溶液，溶剂为碳酸亚乙酯与碳酸二乙酯(体积比为1∶1)的混合物。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用共沉淀法制备LiMoP2O7，其内部结构为单晶结构，具有较高的机械强度，较高的压实密度从而减小内阻，减小极化损失延长电池的循环寿命，提高电池能量。(2)本专利技术采用共沉淀法制备LiMoP2O7，所得样品具有单一结构，无任何杂相，具有较高的放电比容量和良好的电化学循环性能，说明采用共沉淀技术可以制得纯相的LiMoP2O7。(3)本专利技术采用共沉淀法制备LiMoP2O7，通过组装CR2032型扣式电池进行相应的充放电性能测试，表现出优异的充放电循环性能和高倍率充放电性能，并且在低温下有较高的容量保持率。附图说明图1为实施例1采用共沉淀法制备LiMoP2O7的XRD图；图2为实施例2采用共沉淀法制备LiMoP2O7的SEM图；图3为实施例3制备的CR2032型扣式电池充放电循环图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚讲述、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：(1)以(NH4)2Mo(SO4)2·6H2O和H3PO4为原料，按照元素摩尔比Mo∶P＝1∶2的比例加入到LiOH·H2O溶液中配置浓度为2mol/L的金属盐溶液。(2)向反应釜中通入氮气作为保护气，用氨水和水的混合溶液作为反应底液，调节氨水与水的比例至底液的pH为11.0；反应釜的水温设置为40度；反应釜浆叶的转速设置为800r/min；金属盐溶液的进料速度设置为150ml/h。反应釜内发生共沉淀反应直到物料的颗粒粒径为3μm停止打料，继续陈化12小时后将物料接出。置于烘箱中烘干水分制得前驱体。(3)将烘干的前驱体研磨过筛后将前驱体加入质量分数为5％(相对于LiMoP2O7)的活性炭，在研钵中混合均匀后将其置于通有氩气(99.99％)的管式炉中以5℃/min的速率升温到所需温度(氩气流量5mL/min)，置于管式炉中500度保温10小时后以2度每分的升温速度升温至1000度，保温15小时，随炉降温至500度，保温15小时，再随炉自然冷却降温到室温。(4)完成后洗涤烘干研磨过筛。实施例2：(1)以(NH4)2Mo(SO4)2·6H2O和H3PO4为原料，按照元素摩尔比Mo∶P＝1∶2的比例加入到LiOH·H2O溶液中配置浓度为2mol/L的金属盐溶液。(2)向反应釜中通入氮气作为保护气，用氨水和水的混合溶液作为反应底液，调节氨水与水的比例至底液的pH为11.5；反应釜的水温设置为50度；反应釜浆叶的转速设置为500r/min；金属盐溶液的进料速度设置为180ml/h。反应釜内发生共沉淀反应直到物料的颗粒粒径为10μm停止打料，继续陈化15小时后将物料接出。置于烘箱中烘干水分制得前驱体。(3)将烘干的前驱体研磨过筛后将前驱体加入质量分数为8％(相对于LiMoP2O7)的活性炭，在研钵中混合均匀后将其置于通有氩气(9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用共沉淀法制备LiMoP

【技术特征摘要】
1.一种采用共沉淀法制备LiMoP2O7的制作方法，其特征在于：
(1)(NH4)2Mo(SO4)2·6H2O和H3PO4为原料配制金属离子总浓度为0.5-5.0mol/L的混合盐溶液；
(2)用氨水和水的混合溶液作为反应底液，调节氨水与水的比例至底液的pH为11～12；
(3)反应釜的水温设置为40～60度；
(4)在反应釜中通入氮气作为保护气体，通过反应釜程序控制反应釜的釜内温度为40-60度，进料速度为150～200ml/h，浆叶转速300-800r/min；通过反应釜控制进料速度及釜内溶液的pH在10-12之间，釜内发生连续的共沉淀反应直到釜内物料D50为3-15μm停止打料；
(5)陈化12～18小时后将物料接出，置于烘箱中烘干水分制得前驱体。
(6)将烘干的前驱体研磨过筛后将前驱体加入质量分数为5～10％(相对于LiMoP2O7...

【专利技术属性】
技术研发人员：张联齐，刘旭，时喜喜，宋大卫，张洪周，李春亮，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12