一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，属于正极材料的一种，具体涉及一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法。所述磷酸钒铁锂正极材料的组成为Li

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，属于正极材料的一种，具体涉及一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法。
技术介绍
随着人类社会的不断发展，环境问题日益突出。近年来国内雾霾天气持续加重，这更导致了人们对环境改善的迫切要求。伴随着国家新能源战略的兴起，锂离子电池作为一种清洁能源，因其体积小、能量密度高、安全环保备受关注。作为其主要的组成部分的正极材料也取得了长足的发展。人类社会现在所面临两个主要的新能源问题：一是原始能源材料的研究和新型能源的开发，二是对二次能源的储存和使用，特别是轻便可移动的储存设备。锂离子电池作为一种新能源已经得到了研究领域的广泛关注。作为继镉镍、镍氢电池之后新一代二次电池，正极材料对于提高锂离子电池的工作电压、比能量、循环寿命等重要性能至关重要。磷酸铁锂作为最常见的橄榄石结构的正极材料，自1997年被Goodenough提出以后就备受关注。作为一种极具潜力的Pnma空间群的材料，由于其内部结构的状态，P和O元素之间强烈的共价键使磷酸铁锂材料具有极高的稳定性，并且从这种稳定的结构中脱出O原子十分困难，就此保证了磷酸铁锂材料的热稳定性。因上述优点致使磷酸铁锂是目前安全系数最高的正极材料。但磷酸铁锂作为正极材料同样有缺点，纯的磷酸铁锂很难完全释放其理论比容量。其结构决定了电子电导率只有10-9S/cm、离子电导率也仅为10-14-10-16cm2/s，导致了其实际电化学性能非常差，倍率性能最为明显。磷酸钒锂作为具有NASCION三维框架结构正极材料，也被应用到锂离子电池中。其所有的阳离子都通过很强的共价键P5+构成稳定的(PO4)3-聚阴离子基团，因此晶格中的氧原子不易丢失，具有稳定的热力学性质。此外，由于磷酸钒锂中PO4四面体和VO6八面体通过共用顶点氧原子而形成三维骨架结构，结构的优势有利Li+脱出和嵌入，因此磷酸钒锂具有优异的导电性能和高倍率性能。但是磷酸钒锂实现了三个锂的可逆脱嵌，需要充电至4.8V，会加剧电解液的分解，导致容量衰减严重。同时，钒的价格较高，如果大规模的作为动力电池正极材料，势必会造成电池成本大幅上升。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，公开了一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法。本专利为解决现有技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法；所述磷酸钒铁锂正极材料的组成为LixFeyVzPO4/C，其中1.0<x≤1.1，0<y<1，0<z<1；磷酸钒铁锂正极材料的制备方法如下：S1、将初始原料锂源、铁源、钒源和磷源按摩尔比Li：Fe：V：P＝x:y:z:1称量，再加入在生成产物理论质量中占比2-15wt％的碳源，再加入质量为初始原料1-20倍的液相介质进行溶解，将配好的液相浆料载转速200-1000r/min下搅拌0.5h-5h；S2、将按比例配好的浆料使用喷雾干燥机干燥；S3、将收集器中的干燥粉末材料收集后置于连续式烧结炉中，在烧结前预通氮气0.5-1h，确保无氧环境，高温烧结650-800℃烧结6-9h；将烧结完成的料冷却后进行研磨粉碎，形成最终正极材料产品。进一步，上述S1中的锂源采用碳酸锂，源采用硝酸铁，源采用硝酸钒，磷源用磷酸，碳源可以是柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、抗坏血酸、硬脂酸等其中的一种或几种配合使用。更进一步，上述S1中所述的液相介质为去离子水、乙醇或乙醇溶液、丙酮或丙酮溶液、乙二醇或丙三醇以及多元醇混合溶液中的任何一种，其液相介质的用量为初始原料质量的1-20倍。本专利具有的优点和积极效果是：本专利技术在原料混合过程中没有使用研磨，减小了工业生产中研磨带来的能耗，降低成本。在碳热还原过程中由于硝酸根离子的存在，会产生一氧化氮或二氧化氮气体，还原性气氛会抑制钒向4价转化，减少了4价钒离子在充放电过程中在隔膜处的自扩散行为进而保证了容量的稳定。附图说明图1：实施例3在1C电流密度下100次循环容量图。具体实施方式为能进一步了解本专利的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：本专利技术公开了一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法；所述磷酸钒铁锂正极材料的组成为LixFeyVzPO4/C，其中1.0<x≤1.1，0<y<1，0<z<1；磷酸钒铁锂正极材料的制备方法如下：S1、将初始原料锂源、铁源、钒源和磷源按摩尔比Li：Fe：V：P＝x:y:z:1称量，再加入生成产物理论质量中占比2-15wt％的碳源，再加入质量为初始原料1-20倍的液相介质进行溶解，将配好的液相浆料搅拌混合，转速200-1000r/min搅拌0.5h-5h。S2、将按比例配好的浆料使用喷雾干燥机干燥；干燥方法：将S1中制备好的浆料在的狭窄腔体，腔体内部含有螺旋轨道，以此进一步混合，同时向喷头送入干燥的气流，使气流方向与溶液喷出方向同向；在气流的作用下，得到的球形超细前驱体粉末通过管道到达收集器；进风口与出风口温度视原料质量调节；S3、将收集器中的干燥粉末材料收集后置于连续式烧结炉中，在烧结前预通氮气0.5-1h，确保无氧环境，高温烧结650-800℃烧结6-9h；本烧结炉带有尾气处理装置，将烧结完成的料冷却后进行研磨粉碎，形成最终产品。优选的，上述S1中的锂源采用碳酸锂，源采用硝酸铁，源采用硝酸钒，磷源用磷酸，碳源可以是柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、聚乙二醇、抗坏血酸、硬脂酸等其中的一种或几种配合使用；优选的，上述S1中所述的液相介质为去离子水、乙醇或乙醇溶液、丙酮或丙酮溶液、乙二醇或丙三醇以及多元醇混合溶液中的任何一种，其液相介质的用量为配合原料质量的1-20倍。以下通过4个实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明：实施例1称取碳酸锂39.22g，硝酸铁216.9g，硝酸钒18.1g，磷酸98g，15.7g葡萄糖，加入到500ml去离子水中，以800r/min的转速搅拌0.5h，搅拌成均匀的浆料，浆料中元素摩尔比Li：Fe：V：P＝1.06:0.9:0.1:1，碳源为理论产物质量的10wt％；将浆料经喷雾干燥机干燥收集，将收集好的干燥粉末材料置于连续式烧结炉中，在烧结前预通氮气0.5h，确保无氧环境，然后在700℃高温下烧结6h，烧结过程中收集尾气；烧结完成的料冷却至室温后取出，进行研磨粉碎，形成最终产品LFVP-1。实施例2称取碳酸锂39.22g，硝酸铁192.8g，硝酸钒36.2g，磷酸98g，15.7g葡萄糖，加入到760ml去离子水，以1000r/min的转速搅拌1h，搅拌成均匀的浆料，使元素摩尔比Li：Fe：V：P＝1.06:0.8:0.2:1，碳源为理论产物质量的10wt％；将浆料经喷雾干燥机干燥后收集，将收集好的干燥粉末材料置于连续式烧结炉中，在烧结前预通氮气0.5h，确保无氧环境，然后在650℃高温下烧结7h，烧结过程中收集尾气；烧结完成的料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法；其特征在于：所述磷酸钒铁锂正极材料的组成为Li

【技术特征摘要】
1.一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法；其特征在于：所述磷酸钒铁锂正极材料的组成为LixFeyVzPO4/C，其中1.0<x≤1.1，0<y<1，0<z<1；磷酸钒铁锂正极材料的制备方法如下：
S1、将初始原料锂源、铁源、钒源和磷源按摩尔比Li：Fe：V：P＝x:y:z:1称量，再加入在生成产物理论质量中占比2-15wt％的碳源，再加入质量为初始原料1-20倍的液相介质进行溶解，将配好的液相浆料载转速200-1000r/min下搅拌0.5h-5h；
S2、将按比例配好的浆料使用喷雾干燥机干燥；
S3、将收集器中的干燥粉末材料收集后置于连续式烧结炉中，在烧结前预通...

【专利技术属性】
技术研发人员：李积刚，
申请(专利权)人：天津斯科兰德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12