本发明专利技术公开了一种提高磷酸氧钒锂正极材料循环性能的材料制备方法，即在正极材料LiVOPO4表面包覆一层锂离子固体电解质。制备方法：采用原位表面包覆法按照一定的质量分数将一定量的按照公知方法制备的LiVOPO4粉末加入到锂离子固体电解质的前驱体溶液中，通过搅拌、蒸干和热处理得到一定量锂离子固体电解质包覆的LiVOPO4正极材料。本发明专利技术经过原位表面包覆工艺在正极材料表面包覆一层锂离子导电良好的固体电解质，一方面可以提高锂离子在循环过程的扩散系数，从而提高材料的循环性能；另一方面可以减少电解质溶液与电极材料的直接接触，避免电解质溶液与电极材料之间副反应的产生。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高磷酸氧钒 锂正极材料循环性能的材料制备方法。
技术介绍
LiVOPO4的理论容量达到159mAh/g，结构稳定，放电电压与其它正极活性物质相当(相对于金属锂为3. 8-3. 9V),但它不像LiFePO4 —样,合成时不一定需要还原气氛。尽管Li3V2(PO4)3在过渡金属磷酸盐中具有最高的理论比容量(197 mAh/g)，但它具有3.6、3. 7、4. 1、4.6V等四个充放电平台，而这些平台的容量在实际应用中难以全部发挥。LiVOPO4R有一个充放电平台，容量可以得到充分利用。同时，钒的资源非常丰富，我国钒的产量排名世界第三，而且钒的价格也比钴低得多，从材料成本来考虑，在我国研究和开发Li-V系正极材料比LiCoO2正极材料更具有实际意义。LiVOPO4的这些优点使其成为LiCoO2的一个潜在替代者。文献研究表明，LiVOPO4作为正极材料应用于锂离子电池的最大瓶颈是LiVOPO4的电子导电率低以及锂离子在其中扩散系数慢，导致其循环性能不理想。按传统技术一样单纯地将LiVOPO4与导电助剂混合，难以解决此问题。我们在专利CN101807691A和CN101841027A中公开了锂位钠掺杂和稀土掺杂的LiVOPO4的制备方法，但迄今为止，还没有发现通过固体表面包覆锂离子固体电解质改善LiVOPO4正极材料循环性能的研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子固体电解质表面包覆LiVOPO4正极材料的制备方法，产品显著提高了电极材料的循环性能。本专利技术的目的是以如下方式实现的采用原位表面包覆法按照一定的质量分数将一定量的按照公知方法制备的LiVOPO4粉末加入到锂离子固体电解质的前驱体溶液中，通过搅拌、蒸干和热处理得到一定量锂离子固体电解质包覆的LiVOPO4正极材料。所述的锂离子导体包括具有LISIC0N结构、NASIC0N结构、钙钛矿结构和类石槽石结构的Li5La3M2O12(M = Ta, Nb)电解质。本专利技术所指的包覆量是名义包覆量，不代表实际包覆量。本专利技术所述的锂离子固体电解质包覆量在0-50wt%。本专利技术经过原位表面包覆工艺在正极材料表面包覆一层锂离子导电良好的固体电解质，一方面可以提高锂离子在循环过程的扩散系数，从而提高材料的循环性能；另一方面可以减少电解质溶液与电极材料的直接接触，避免电解质溶液与电极材料之间副反应的产生。采用本专利技术制备的磷酸氧钒锂作为正极材料的锂离子电池适用于各种移动电子设备或需要移动能源驱动的设备，例如移动电话、笔记本电脑、便携式照相机、电动自行车、电动汽车、混合电动汽车以及储能设备等。具体实施例方式 实施例I 将化学计量比混合均匀的 Li (CH3COO) · 2H20 (O. 133g)与 Al (NO3)3 · 9H20 (O. 325g)加入50mL乙二醇甲醚中，待完全溶解后按照一定比例强烈搅拌下加入按照公知方法制备的LiVOPO4粉末9. 5g，然后在此悬浊液中搅拌下加入PO(OC4H9)3 (O. 349g)和Ti (OC4H9)4(O. 444g)溶液，继续搅拌至近干后置于120°C烘箱中干燥2h，最后在马弗炉中500-700°C煅烧 30min-180min,自然冷却，得到表面包覆 5wt% Li1.3AlQ.3Ti17 (PO4)3 的 LiVOPO4 粉末。所得样品的电化学性能按下述方法测定将质量分数为80%的样品、10%的乙炔黑和10%的聚偏氟乙烯(PVDF)，并溶解在溶剂甲基吡咯烷酮(NMP)中形成浆料 ，将浆料均匀涂在铝箔上，涂层的厚度约为ΙΟΟμπι。将涂好的电极片裁剪成面积为Icm2的工作电极。在60 °C下真空干燥12h备用。测试电池采用常规的扣式电池，以金属锂箔为对电极，I. Omo I -Γ1 LiPF6的碳酸乙酯EC/碳酸二甲酯(DMC)(体积比为I : I)溶液为电解液，在充满氩气的手套箱中装配而成，陈化时间为6h。按16mA/g (以正极计)的速率充电至4. 3V，放电至3. 0V，首次放电曲线得到3. 8V的稳定的放电电压平台，首次可逆比容量约为152mAh/g，经50次循环后的容量保持率达到97. 3%。实施例2 将化学计量比混合均匀的 Li (CH3COO) · 2H20 (O. 266g)与 Al (NO3)3 · 9H20 (O. 649g)加入50mL乙二醇甲醚中，待完全溶解后按照一定比例强烈搅拌下加入按照公知方法制备的LiVOPO4粉末9. Og,然后在此悬浊液中搅拌下加入PO(OC4H9)3 (O. 695g)和Ti (OC4H9)4(O. 888g)溶液，继续搅拌至近干后置于120°C烘箱中干燥2h，最后在马弗炉中500-700°C煅烧 30min-180min,自然冷却，得到表面包覆 10wt% Li1.3AlQ.3Ti17 (PO4)3 的 LiVOPO4 粉末。所得样品的电化学性能按下述方法测定将质量分数为80%的样品、10%的乙炔黑和10%的聚偏氟乙烯(PVDF)，按实施例I制成电极片并组装成电池。按16mA/g(以正极计)的速率充电至4. 3V，放电至3. 0V,首次放电曲线得到3. 8V的稳定的放电电压平台，首次可逆比容量约为149mAh/g。经50次循环后的容量保持率达到98. 1%。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高磷酸氧钒锂正极材料循环性能的材料制备方法，其特征在于在LiVOPO4表面包覆一层锂离子固体电解质。2.根据权利要求I所述的提高磷酸氧钒锂正极材料循环性能的材料制备方法，其特征在于所包覆的锂离子固体电解质为具有LISIC0...
【专利技术属性】
技术研发人员：何则强，熊利芝，吴显明，陈上，
申请(专利权)人：吉首大学，
类型：发明
国别省市：
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