本发明专利技术公开了一种溶胶－凝胶法制备锂离子电池正极材料ＬｉＶＰＯ↓［４］Ｆ。向五氧化二钒粉末中加入Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］（体积比为１５％），搅拌反应４ｈ形成棕红色溶液，然后向棕红色溶液中加入具有还原性的螯合剂、锂盐、磷酸盐和氟盐，搅拌混合均匀后，在１００℃烘箱中干燥４小时即得前驱体；将得到的前驱体在惰性气体的保护下于４００℃－５５０℃烧结４－７ｈ，冷却后即为成品ＬｉＶＰＯ↓［４］Ｆ。本发明专利技术简化了合成工艺，降低了合成成本，降低了合成温度，操作方法简单方便、易于控制，提高了样品的充放电性能和循环性能。
【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LiVP04F的制备方法。
技术介绍
锂离子二次电池具有很多的优良特性，已广泛地应用于便携式电子 产品、通讯工具、电动汽车、储能设备上。锂离子电池的性能在很大程 度上取决于正极材料。其中钒系正极材料中的氟磷酸钒锂(LiVP04F)由于 具有可逆性能好，原材料来源丰富、比容量较高(理论容量为156mAh/g)、 平台比较高(4.2 V vs LiVLi)等优点引起了高度的重视。但以下缺点阻碍了它的实 际应用(1)合成中V"易氧化成V5+,不易得到单相的LiVP04F; 2)锂离子在 LiVP04F中扩散困难，导致活性材料的利用率低；(3) LiVP04F本身的电导率 也很低，导致它大电流放电性能差。现有的研究通过以下几方面来提高LiVPO4F 的性能(1)采用惰性气氛来保护V3+; (2)合成小粒径的LiVP04F以提高锂 离子的扩散能力；(3)加导电剂来提高电导率。目前对锂离子二次电池正极材料LiVP04F研究得比较少，J.Barker etc对 其进行了研究(专利号:6，387，568)。其合成方法为两步固相法，即首先合成中间 体VP04，然后将中间体VP04再与LiF进行反应合成LiVP04F。操作比较繁瑣， 需要的反应时间较长，且合成的成品高。阎杰(200510122405.3 )和张宝 200810073679.1 )对其进行了研究，但阎杰首先必须合成五氧化二钒凝胶，反应 时间长达三天多，操作比较繁瑣；张宝采用五氧化二钒和偏钒酸铵作为钒源， 由于五氧化二钒和偏钒酸铵的溶解度较小在工业化过程中会带来很大麻烦，而 且该方法必须首先合成干凝胶，操作比较繁瑣，合成的成品高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种溶胶-凝胶法制备锂离子电池正极材料 LiVP04F，以克服现有技术的缺点和不足。 具体步骤为(1) 向0.09-0.11 mol五氧化二钒粉末中加入体积比为15%的H202,搅拌反应 4h形成棕红色溶液；(2) 向步骤(1)所得棕红色溶液中加入具有还原性的螯合剂、锂盐、磷酸盐 和氟盐，搅拌混合均匀后，在10(TC烘箱中干燥4小时即得前驱体；(3)将得到的前驱体在惰性气体的保护下于400'C-550'C烧结4-7h，冷却后即 为成品LiVPO4F。所述具有还原性的螯合剂为抗坏血酸、已二酸、丙二酸和柠檬酸中的一种， 抗坏血酸、已二酸、丙二酸和柠檬酸的用量分别为0.10-0.12mol、 0.09-0.11 mol、 0.09-0.11 mol和0.09-0.11 mol;所述锂盐为醋酸锂和辨酸锂中的一种，醋酸锂和硝酸锂的用量均为 0.18-0.22mol;所述磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸三铵中的一种，磷酸二氢铵、 磷酸氢二铵和磷酸三铵的用量均为0.18-0.22mol;所述氟盐为氟化铵或氟化氢中的一种，氟化铵和氟化氢的用量均为 0.18画0.22mol;所述的惰性气体为氮气和氩气中的一种。本专利技术方法简单，合成时间短，合成温度低，而且得到的LiVP04F具有较 高的放电平台，可以作为4V以上的锂离子电池正极材料，其电化学性能好，具 有很好的充放电容量和循环稳定性。该方法可以充分利用我国丰富的钒资源， 解决了钴资源的不足，并且降僻了五价钒对环境的污染，而且该方法本身也不 会对环境造成污染。 附困说明附图说明图1为本专利技术实施例1的4号样品LiVP04F的XRD图。 图2为本专利技术实施例1的4号样品LiVP04F的SEM图。 图3为本专利技术实施例1的4号样品LiVP04F的首次充^t电曲线。 图4为本专利技术实施例1的4号样品LiVP04F的循环性能曲线。具体实施方式 实施例1:向0.095mol五氧化二钒粉末中加入H202 (体积比为15% )，搅拌反应4h形 成棕红色溶液，然后往棕红色溶液中加入0.2111101醋酸锂、0.105mol抗坏血酸、 0.20mol氟化铵和0.21mol磷酸氩二铵混合均匀后，在IOO'C烘箱中干燥4小时即 得前驱体；将得到的前驱体在氮气的保护下分别于400'C、 450'C、 500'C、 550°C 烧结4h,冷却后即为成品LiVP04F。所得到的产物经X射线衍射分析，表明均 为LiVP04F,没任何杂相，通过SEM可得到产物的粒径在0.5nm左右。将所得 到的产物组装成实验扣式电池测其充放电比容量和循环性能，在1C的倍率下进行充放电，其首次放电容量和循环30次后放电容量见表1。表1实施例1的实验M和结果编号烧结温度烧结时间/h首次充电容量首次放电容量第30次放电容量//mAh-g-1/mAh.g-1mAh.g-114004129104245041321231113500414313312645504148138131实施例2:向O.lOmol五氧化二钒粉末中加入11202 (体积比为15%)，搅拌反应4h形 成棕红色溶液，然后往棕红色溶液中加入0.20mol硝酸锂、O.lOmol已二酸、 0.21mol氟化铵和0.20mol磷酸二氮铵混合均匀后，在IOO'C烘箱中干燥4小时即 得前驱体；将得到的前驱体在在氩气的保护下于50(TC分别烧结4、 5、 6和7h， 冷却后即为成品LiVP04F。所得到的产物经X射线衍射分析，表明均为LiVP04F， 没任何杂相，通过SEM可得到产物的粒径在0.5pm左右。将所得到的产物组装 成实验扣式电池测其充放电比容量和循环性能，在1C的倍率下进行充放电，其 首次放电容量和循环30次后放电容量见表2,表2实施例2的实验条件和结果编号烧结温度烧结时间/h首次充电容量首次放电容量第30次放电容量//x:/mAh'g-1mAh'g"1500413512110625001451281183500613611810045007130110101实施例3:向0.105mol五氧化二机粉末中加入H202 (体积比为15%),搅拌反应4h 形成棕红色溶液，然后往棕红色溶液中加入0.19mol醋酸锂、0.095mol柠檬酸、 0.19mo1氟化氩和0.19mol磷酸三铵混合均匀后，在IO(TC烘箱中干燥4小时即得 前驱体；将得到的前驱体在氩气的保护下于分别于42(TC、 470'C、 520'C、 540'C 烧结7h,冷却后即为成品LiVPO4F。所得到的产物经X射线衍射分析，表明均 为LiVP04F，没任何杂相，通过SEM可得到产物的粒径在0.5nm左右。将所得 到的产物组装成实验扣式电池测其充放电比容量和循环性能，在1C的倍率下进 行充放电，其首次放电容量和循环30次后放电容量见表3。表3实施例3的实验条件和结果<table>table see original document page 6</column></row><table>向0.10mo1五氧化二钒粉末中加入11202 (体积比为15%)，搅拌反应4h形 成棕红色溶液，然后往棕红色溶液中加入0.195mol硝酸锂、O.lOmol丙二酸、 0.195mol氟化氢和0.20mol磷酸二氢铵混合均匀后，在100。C烘箱中干燥4小时 即得前驱体；将得到的前驱体在氮气的保护下于于500'C分别烧结4、 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池正极材料ＬｉＶＰＯ↓［４］Ｆ的制备方法，其特征在于具体步骤为： （１）向０．０９－０．１１ｍｏｌ五氧化二钒粉末中加入体积比为１５％的Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］，搅拌反应４ｈ形成棕红色溶液； （２）向步骤（１）所得棕红色溶液中加入具有还原性的螯合剂、锂盐、磷酸盐和氟盐，搅拌混合均匀后，在１００℃烘箱中干燥４小时即得前驱体； （３）将得到的前驱体在惰性气体的保护下于４００℃－５５０℃烧结４－７ｈ，冷却后即为成品ＬｉＶＰＯ↓［４］Ｆ； 所述具有还原性的螯合剂为抗坏血酸、己二酸、丙二酸和柠檬酸中的一种，抗坏血酸、己二酸、丙二酸和柠檬酸的用量分别为０．１０－０．１２ｍｏｌ、０．０９－０．１１ｍｏｌ、０．０９－０．１１ｍｏｌ和０．０９－０．１１ｍｏｌ； 所述锂盐为醋酸锂和硝酸锂中的一种，醋酸锂和硝酸锂的用量均为０．１８－０．２２ｍｏｌ； 所述磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸三铵中的一种，磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸三铵的用量均为０．１８－０．２２ｍｏｌ； 所述氟盐为氟化铵或氟化氢中的一种，氟化铵和氟化氢的用量均为０．１８－０．２２ｍｏｌ； 所述的惰性气体为氮气和氩气中的一种。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：钟胜奎，陈伟，厉冯鹏，杨建文，刘勇平，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：45[中国|广西]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。