一种菱方结构磷酸钒锂基电池材料及其制备方法，它涉及磷酸钒锂基电池材料及其制备方法。本发明专利技术要解决现有的菱方磷酸钒锂制备方法复杂、循环性能差的问题。菱方结构磷酸钒锂基电池材料是包覆在碳材料中的菱方结构的Li(3-x)NaxNiyV2(1-y/3)PO4)3，其中0＜x≤0.5，0＜y≤0.15；方法：将含有Li+、Na+、Ni2+、V5+、PO43+、C的化合物溶于水中，搅拌至凝胶态后，干燥成干凝胶，再经预烧和焙烧后得到菱方结构磷酸钒锂基电池材料。该电池材料的唯一放电平台的电压为3.6～3.8V，在0.5C充电1C放电状态下经50个循环后，容量保持率99.0％。可用做电池的正极材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磷酸钒锂基电池材料及其制备方法。
技术介绍
Li3V2(PO4)3是一种很有前景的锂离子电池正极材料。它具有一般聚阴离子材料高稳定性、高容量及高电位的特点，同时其具有合成原料丰富、生产成本低、结构稳定和循环性能好等优点、近年来备受人们的关注。磷酸钒锂分为单斜晶系磷酸钒锂和菱方晶系磷酸钒锂，其中的单斜晶系磷酸钒锂正极材料放电存在多个电压平台，而且电荷传输电阻较大，导电能力差。菱方晶系磷酸钒锂具有单平台的放电优势，Brian L. Cushing等在 2001 年第 162 期 Journal of Solid State Chemistry 的第 176 181 页上发表的题目 % Li2NaV2(PO4)3:A3. 7 V Lithium-Insertion Cathode with the Rhombohedral NASICON Structure的文章公开了一种制备菱方晶系磷酸钒锂的方法，该方法要先合成Na3V2 (PO4)3， 然后再通过离子交换法或氧化法制得菱方晶系磷酸钒锂。制备过程极为复杂，条件难于控制，而且合成的菱方晶系磷酸钒锂的首次充放电仅为97mAh/g，50循环后容量保持率约为 90.0%，循环性能差。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的菱方磷酸钒锂制备方法复杂、循环性能差的技术问题，而提供。本专利技术的一种菱方结构磷酸钒锂基电池材料是包覆在碳材料中的菱方结构的 Li(3_x)NaxNiyV2(1_y/3) (PO4) 3，其中 0 < χ ^ 0. 5,0 < y ^ 0. 15 ；上述的菱方结构磷酸钒锂基电池材料的制备方法按以下步骤进行一、将含有Li+、Na+、Ni2+、V5+、P043+、C的可溶性化合物，按摩尔比为 Li+ Na+ Ni2+ V5+ PO43+ C= χ y :3:6 的比例称取含有Li+、Na+、Ni2+、V5+、P043+、C的可溶性化合物并溶于蒸馏水中，得到混合溶液； 其中 0 < χ 彡 0. 5，0 < y 彡 0. 15 ；二、将步骤一得到的混合溶液在温度在75 85°C的条件下磁力搅拌直至呈凝胶态，得到前驱体；三、将步骤二得到的前驱体放入真空干燥箱中，在温度为100 120°C的条件下干燥他 10h，得到干凝胶，再自然冷却后，研磨至细度彡200目，得到混合粉末；四、将步骤三得到的混合粉末放在焙烧炉中，在保护气氛中，升温至350 400°C 预烧3 他，然后随炉自然冷却，将混合粉末研磨> 200目，得到预烧粉；五、将步骤四得的预烧粉放入管式炉中，在保护气氛中，升温至600°C焙烧 Mh，随炉冷却后，研磨至细度> 400目，得到菱方结构磷酸钒锂基电池材料。步骤一中所述的含有Li+的可溶性化合物为LiOH · H2O, LiN03、LiC2H3O2 · 2H20或L12^2^4 °步骤一中所述含有Na+的可溶性化合物为NaOH、NaC2H3O2 · 3H20或Na2C204。步骤一中所述含有Ni2+的可溶性化合物为Ni (OH)20步骤一中所述含有V5+的可溶性化合物为NH4V03。步骤一中所述含有PO43+的可溶性化合物为ΝΗ4Η2Ρ03。步骤一中所述含有C的可溶性化合物为C6H8O7 · H2O, C12Hn022、Super-P或碳纳米管。本专利技术菱方结构磷酸钒锂基电池材料的原材料在液相中以离子方式进行混合，各原料的组分混合一致性好，不会引入杂质，首次以简易的传统的溶胶凝胶法合成了菱方磷酸钒锂的衍生物；所得产物粒度分布均勻，无需机械球磨，晶体结构损伤小；产物一次粒子可实现那纳米化，缩短了锂离子传输路径，从而提高锂离子传输效率；在本专利技术的实施过程中，碳源作为还原剂的同时作为炭包覆材料的碳源，提高材料的导电性能；本专利技术菱方结构磷酸钒锂基电池材料只有一个放电平台，放电电压为3. 6 3. 8V之间，这在实际运用中非常有利于电池恒电位的控制，有利于扩大电池材料的运用领域，解决了磷酸钒锂放电存在多平台的问题，而且电荷传输阻抗为80 Ω 90 Ω，锂离子扩散系数大，导电能力好。在0. 5C 充电IC放电状态下经50个循环后，容量保持率仍有99.0%，远高于纯相磷酸钒锂的容量保持率94. 1% ο附图说明图1试验一得到的菱方结构磷酸钒锂基电池材料的XRD图。图2利用试验一的菱方结构磷酸钒锂基电池材料制备CR2025纽扣电池与对照的纽扣电池在0. 5C充电IC放电状态下首次充放电曲线图，其中a为利用菱方结构磷酸钒锂基电池材料制备CR2025纽扣电池在0. 5C充电IC放电状态下首次充放电曲线图，b为对照的纽扣电池在0. 5C充电IC放电状态下首次充放电曲线图3利用试验一的菱方结构磷酸钒锂基电池材料制备CR2025纽扣电池与对照的纽扣电池在0. 5C充电IC放电状态下前50个循环的容量衰减曲线图，其中a为利用菱方结构磷酸钒锂基电池材料制备CR2025纽扣电池的容量衰减曲线图，b对照的纽扣电池的容量衰减曲线图。图4是利用试验一的菱方结构磷酸钒锂基电池材料制备CR2025纽扣电池与对照的纽扣电池的电化学阻抗谱图，其中a为利用菱方结构磷酸钒锂基电池材料制备CR2025纽扣电池的电化学阻抗谱图，b对照的纽扣电池的电化学阻抗谱图。图5是利用试验一的菱方结构磷酸钒锂基电池材料制备CR2025纽扣电池与对照的纽扣电池的循环伏安曲线图，其中a为利用菱方结构磷酸钒锂基电池材料制备CR2025纽扣电池的循环伏安曲线图，b对照的纽扣电池的循环伏安曲线图。具体实施方式具体实施方式一本实施方式的一种菱方结构磷酸钒锂基电池材料是包覆在碳材料中的菱方结构的 Li(3_x)NaxNiyV2(1_y/S (PO4)3，其中 0 < χ 彡 0. 5，0 < y 彡 0. 15。本实施方式的菱方结构磷酸钒锂基电池材料只有一个放电平台，放电电压为 3. 6 3. 8V之间，这在实际运用中非常有利于电池恒电位的控制，有利于扩大电池材料的运用领域，解决了磷酸钒锂放电存在多平台的问题，而且电荷传输阻抗为80Ω 90Ω，锂离子扩散系数大，导电能力好。在0. 5C充电IC放电状态下经50个循环后，容量保持率仍有99. 0%，远高于纯相磷酸钒锂的容量保持率94. 1 %。具体实施方式二本实施方式的一种菱方结构磷酸钒锂基电池材料是包覆在碳材料中的菱方结构的 Li(3_x)NaxNiyV2(1_y/S (PO4)3,其中 0. 05 彡 χ 彡 0. 4，0. 05 彡 y 彡 0. 12。具体实施方式三本实施方式的一种菱方结构磷酸钒锂基电池材料是包覆在碳材料中的菱方结构的 Li(3_x)NaxNiyV2(1_y/S (PO4)3,其中 χ = 0. 2，y = 0. 10。具体实施方式四；本实施方式的菱方结构磷酸钒锂基电池材料的制备方法按以下步骤进行一、将含有Li+、Na+、Ni2+、V5+、P043+、C的可溶性化合物，按摩尔比为 Li+ Na+ Ni2+ V5+ PO43+ C= χ y :3:6 的比例称取含有Li+、Na+、Ni2+、V5+、P043+、C的可溶性化合物并溶于蒸馏水中，得到混合溶液本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：戴长松，王文辉，纪大龙，李佳杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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