锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池正极材料磷酸钒锂及其制备方法，要解决的技术问题是提高正极材料的导电性和大倍率放电性能，本发明专利技术的正极材料基体外包覆有纳米复合导电材料，粒度为５～５０μｍ，比表面积为５～２５ｍ↑［２］／ｇ，其制备方法包括以下步骤：湿法超细球磨、液相混合反应、喷雾干燥、预处理、焙烧处理、包覆复合导电材料、融合，本发明专利技术与现有技术相比，利用纳米颗粒二次成型液相法合成正极材料磷酸钒锂，其产品的纯度高，有效地阻止了颗粒团聚，合成的磷酸钒锂正极材料具有４Ｖ左右的放电电压和３个放电电压平台区域、较高的充放电容量、优异的倍率放电性能和循环稳定性，成本较低，适用于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子电池正极材料及其制备方法，特别是一种具有高导电性、高的倍率性能的磷酸钒锂材料及其制备方法。
技术介绍
锂离子二次电池具有能量密度高、循环寿命长和自放电率小的优点，自1990年Sony公司成功实现锂离子二次电池的商业化生产以来，锂离子电池被广泛地应用在各种便携式电子产品和移动工具上，它在电动汽车(EV)和混合电动汽车(HEV)电源方面也有着巨大的应用前景。目前，锂离子电池正极材料主要有锂钴氧化物、锂锰氧化物和磷酸亚铁锂等几种，锂钴氧化物是最早作为锂离子电池正极材料使用的，技术成熟，但钴作为战略资源，资源短缺、成本高、毒性较高，而且锂钴氧化物由于本身结构原因存在热稳定性差、氧易逸出和燃烧，安全性较差，而且其放电电压较低(平均放电电压为3.6～3.7V)、容量低于150mAh/g。锂锰氧化物正极材料资源丰富、成本低，但其电化学容量较低，使其应用受到了限制。磷酸亚铁锂正极材料具有成本较低、稳定性较好和安全性能好的优点，但其放电电压平台较低，在3.4V左右，理论容量(170mAh/g)也较低。在所研究的各类锂离子电池正极材料之中，磷酸钒锂具有以下优点：较高的放电电压平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料磷酸钒锂，其特征在于：所述正极材料具有磷酸钒锂Ｌｉ↓［３］Ｖ↓［２］（ＰＯ↓［４］）↓［３］基体，基体外包覆有纳米复合导电材料，所述正极材料具有球形、长短轴为５～５０μｍ的近似球形、菱形、锥形、片状、层状或／和块状的微观特征，其粒度为５～５０μｍ，比表面积为５～２５ｍ↑［２］／ｇ。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池正极材料磷酸钒锂，其特征在于：所述正极材料具有磷酸钒锂Li3V2(PO4)3基体，基体外包覆有纳米复合导电材料，所述正极材料具有球形、长短轴为5～50μm的近似球形、菱形、锥形、片状、层状或/和块状的微观特征，其粒度为5～50μm，比表面积为5～25m2/g。2.根据权利要求1所述的锂离子电池正极材料磷酸钒锂，其特征在于：所述纳米复合导电材料是纳米复合导电剂、纳米金属或纳米金属氧化物导电剂，包覆量为基体的0.1～3wt.％。3.根据权利要求2所述的锂离子电池正极材料磷酸钒锂，其特征在于：所述纳米复合导电剂为呋喃树脂、脲醛树脂、嘧胺树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、丁苯橡胶(SBR)、纤维素(CMC)、焦炭、煤沥青或石油沥青有机物形成的热解炭，导电乙炔碳黑(Super-P)、纳米碳纤维、碳纳米管或纳米碳微球导电炭材料；纳米金属为Al、Mg、Cr、Co、Mn、Zn、Cu、Au、Ni、Ag或Nb金属元素单质及其纳米金属氧化物。4.一种锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，包括以下步骤：一、纳米颗粒的制备：分别将非水溶性锂源化合物、钒源化合物、磷源化合物和络合剂经过湿法超细球磨处理至纳米级颗粒；二、液相混合反应：按物质的量之比Li∶V∶P∶L(络合剂)＝(3.0～3.3)∶2∶3∶(1.5～2.2)称取锂源化合物、钒源化合物、磷源化合物和络合剂溶于40～90℃去离子水中，搅拌1～3小时得到混合材料；三、前躯体的制备：将混合材料在200～500r/min的转速下球磨0.5～24小时，然后在100～360℃条件下喷雾干燥得到正极材料前躯体，前躯体的形-->状为球形、长短轴为5～50μm的近似球形、菱形、锥形、片状、层状或/和块状的二次成型颗粒；四、预处理：将二次成型颗粒在惰性气氛保护下、在200～450℃预处理2～12小时，自然冷却后得到预处理粉末；五、焙烧处理：将预处理粉末装填到刚玉或石墨匣钵内，在惰性气氛保护下、在600～950℃中焙烧处理5～24小时，然后自然降温至室温，得到Li3V2(PO4)3基体；六、将Li3V2(PO4)3基体表面包覆纳米复合导电材料，然后在500～1 200℃的温度下处理1～12小时；七、将上述材料在200～1100r/min的转速下进行机械融合处理0.5～4小时，得到球形复合磷酸钒锂正极材料。5.根据权利要求4所述的锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，其特征在于：所述锂源化合物是氢氧化锂LiOH、碳酸锂Li2CO3、醋酸锂LiCH3COO、氯化锂、硫酸锂、硝酸锂、碘化锂、叔丁醇锂、苯甲酸锂、甲酸锂、氟化锂、铬酸锂、四水柠檬酸锂、四氯铝酸锂、溴化锂、四氟硼酸锂或草酸锂；所述钒源化合物是五氧化二钒V2O5、三氧化二钒V2O3、二氧化钒VO2、偏钒酸铵NH4VO3、偏钒酸钠或碳酸钒；所述磷源化合物是磷酸H3PO4、磷酸铵(NH4)3PO4、磷酸氢二铵(NH4)2HPO4、磷酸二氢铵NH4H2PO4、五氧化二磷P2O5、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠或磷酸氢二钾；所述络合剂是蔗糖、葡萄糖、酒石酸、柠檬酸、尿素、丙烯酸、果糖、抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯春平，岳敏，贺雪琴，张万红，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]