本发明专利技术涉及一种锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法。步骤包括：将含钒化合物、含锂化合物和磷酸盐按照摩尔比1:（2.8-3.2）:3称重；称取占原料质量30%-60%的柠檬酸，加蒸馏水配置成20%-50%的溶液；将含钒化合物、含锂化合物和磷酸盐混合均匀，加入15-45%的去离子水，反应0.5-2小时；将柠檬酸溶液加入反应原料中，加热至固相，烘干，球磨，放入惰性气氛炉升温至300-1000℃，恒温2-24小时，制得磷酸钒锂。本方法利用自催化反应使原料混合更加均匀，有利于使磷酸钒锂具有较小的一次颗粒。
【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的制备方法，特别是一种。
技术介绍
现代时代的进步，用电器具不断的小型化、多功能化，相应的对于电池的要求也在不断提高。同时，为了减缓人类本身和自然界的冲突，寻求可持续发展之路，保护自然环境和自然资源成为人类进入21世纪后所面临的严峻挑战。因此，新能源和新材料的开发和利用成为世界各国必须解决的重大课题。而电能作为人类社会不可或缺的重要能源，任何其它资源的利用一般都要借助电能，而电能的储存、转化、输送都要涉及电池技术。锂离子电池是在锂电池的基础上发展起来的一种新型电池，它具有许多优点电 压平台高，比容量高，循环寿命长，自放电低，无记忆效应等，在电动汽车和储能设备上具有巨大的应用前景。锂离子电池的性能很大程度上取决于正极材料。层状钴酸锂正极材料是普遍应用的商业化锂离子电池正极材料。但是由于钴价格昂贵并且有毒，循环稳定性较差，在过充和过热时会分解，可能引起电池爆炸，存在潜在的安全因素，所以一直在寻找可以代替钴酸锂的正极材料。聚阴离子正极材料具有良好的热稳定性，磷酸铁锂作为其代表已实现工业化生产。但是磷酸铁锂电导率和锂离子扩散系数较低，因此寻找新的可以替代的材料成为重中之重。近年来，一种新的聚阴离子正极材料-磷酸钒锂，不断得到人们的关注。该材料具有较高的离子扩散系数和理论比容量，优良的循环性能和热稳定性，成为下一代锂离子电池正极材料的首选。我国钒资源及其丰富，是钒资源储量大国，利用我国丰富的钒资源，合成锂离子电池正极材料磷酸钒锂，将具有重大的社会意义和经济效益。对比文献1(刘丽英等，磷酸钒锂溶胶-凝胶制备及电化学性能研究[J].电化学，2010，16 (4) :452-454.)公开了一种液相法制备的磷酸钒锂正极材料，其O. 5C和IC放电比容量分别为143. ImAh g—1和130.6mAh g_\参数值不够高，且工艺复杂。急需一种采用简单工艺并制得性能优良的制备工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。过程如下步骤一将含钒化合物、含锂化合物和磷酸盐按照摩尔比I: (2. 8-3. 2) :3称重；称取占原料质量分数30%-60%的柠檬酸，配置成质量浓度20%-50%的柠檬酸溶液；步骤二 将含钒化合物、含锂化合物和磷酸盐混合均匀，向上述三种原料中加入总重量15-45%的去离子水，反应O. 5-2小时；步骤三将柠檬酸溶液加入反应原料中，60°C -100°C加热至固相，IOO0C -150°c烘干；以150r/min-500r/min的速度球磨2_10小时,然后放入惰性气氛炉中以1_10°C /min升温至300-1000°C，恒温2-24小时，制得磷酸钒锂。所述的含钒化合物为V2O5, VO2, V2O3, NH4, VO3中的任意一种；优选V205。所述的含锂化合物为氢氧化锂，氟化锂，硝酸锂，碳酸锂，醋酸锂，磷酸二氢锂中的任意一种；优选Li2CO3。所述的磷酸盐为磷酸二氢铵，磷酸氢二铵，磷酸铵，磷酸二氢锂中的任意一种；优选磷酸二氢铵。所述的惰性气体为氮气,氩气中的任意一种。本专利技术相对于现有技术的优点在于 (一)本专利技术利于自催化反应使原料混合更加均匀，有利于使磷酸钒锂具有较小的一次颗粒。(二)本专利技术合成工艺简便易行，安全性及稳定性好，适合应用于工业化规模生产。(三)本专利技术所采用的原材料来源广泛，成本低廉。(四)本专利技术制备的正极材料晶型较完整，颗粒尺寸较小，晶粒形貌较规则。(五)本专利技术制备的负极材料比容量高、放电电压平稳，循环稳定性好、大电流充放电性能佳。附图说明图I是实施例I-例3制备的1#_3#样品的X射线衍射谱图，横坐标代表X射线衍射峰出现的角度，单位度；纵坐标代表衍射峰的强度，无单位；采用荷兰帕纳科PANalytical公司的X’Pert Pro X射线衍射仪，对所得粉末试样进行物相结构和组成分析；辐射源为Co靶，λ = O. 15418nm，管电压40kV，管电流40mA，扫描速度4° /min，扫描范围2Θ为10。 60。。图2是实施例I制备的1#样品的扫描电镜图，KYKY2800B型数字化扫描电子显微镜，其放大倍数为2000倍。图3是实施例3制备的3#样品的扫描电镜图，KYKY2800B型数字化扫描电子显微镜，其放大倍数为3000倍。图4是实施例I-例6制备的1#_6#样品在IC下的首次充放电曲线，横坐标代表重量比容量，单位晕安时/克；纵坐标代表电压，单位伏特。图5是实施例2制备的3#样品在不同倍率下的首次放电曲线，图中，横坐标代表重量比容量，单位晕安时/克；纵坐标代表电压，单位伏特。具体实施例方式为了进一步更加清楚地说明本专利技术，下面将结合附图与具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例I :，按质量比19. 8:12. 0:37. 5:30. 7分别称取v205，Li2CO3, NH4H2PO4和柠檬酸。将V2O5, Li2CO3, NH4H2PO4干粉混合均匀，加入占上述三种原料质量分数25%的去离子水搅拌I小时；加蒸馏水将柠檬酸配置成质量浓度为35%的溶液，加入上述物料中，恒温80°C搅拌至凝固。将上述混合物120°C烘干，250r/min球磨；然后将混合物置于N2气氛中，以3°C /min的升温至800°C，保温12小时，然后随炉冷却至室温取出粉碎过筛，得到1#样品。从图I中实施例I制备的1#样品的X射线衍射谱图可知，将其与磷酸钒锂标准谱图进行对比发现·Λ#样品无任何杂质峰，仅出现磷酸钒锂的衍射峰。图2是实施例I制备的1#样品的扫描电镜图，观察可知，1#样品粒径分布较为不匀且存在一定程度的团聚现象。将实施例I所得的材料按下述方法制成模拟电池。将1#样品与乙炔黑导电剂、聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂按质量比85:10:5的比例混合均匀；按上述混合物质量的50%称取N-甲基吡咯烷酮(NMP);再将上述混合物放入称取好的N-甲基吡咯烷酮(NMP)中搅拌配置成浆料。将上述浆料涂覆在铝箔集流体上，烘干、 冲片、压片，从而制得磷酸钒锂电极。以金属锂为负极，以浓度为I. Omol/L的LiPF6为电解液，电解液中EC:DMC:EMC的摩尔比为1:1:1 ;隔膜为聚丙烯微孔膜，组装成扣式模拟电池。采用武汉力兴测试设备有限公司生产的PCBT-138-32D电池程控测试仪，对模拟电池进行恒流充放电性能测试。充电过程为恒流充电，限制电压为4. 8V(vs. Li/Li+)。放电过程为恒流放电，截止电压为3. OV (vs. Li/Li+)。图4中实施例I制备的1#样品在IC下的充放电曲线显示，实施例I制备的1#样品在IC倍率下首次放电比容量为150. 92mAh ;对比可知，1#样品的极化比较大，这可能是由于该样品煅烧时间过长，粒径较大有关。实施例2 ，按质量比19. 8:12. 0:37. 5:30. 7分别称取v205，Li2CO3, NH4H2PO4和柠檬酸。将V2O5, Li2CO3, NH4H2PO4干粉混合均匀，加入占上述三种原料质量分数25%的去离子水搅拌I小时；加蒸馏水将柠檬酸配置成质量浓度为35%的溶液，加入上述物料中，恒温80°C搅拌至凝固。将上述混合物120°C烘干，250r/min球磨；然后将混合物置于N2气氛中，以3°C /min的升温本文档来自技高网...
【技术保护点】
锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，包括：步骤一：将含钒化合物、含锂化合物和磷酸盐按照摩尔比1:（2.8？3.2）:3称重；称取占原料质量分数30%？60%的柠檬酸，加蒸馏水配置成质量浓度20%？50%的柠檬酸溶液；步骤二：将含钒化合物、含锂化合物和磷酸盐混合均匀，向上述三种原料中加入总重量15？45%的去离子水，反应0.5？2小时；步骤三：将柠檬酸溶液加入反应原料中，60℃？100℃加热至固相，100℃？150℃烘干；以150r/min？500r/min的速度球磨2？10小时，然后放入惰性气氛炉中以1？10℃/min升温至300？1000℃，恒温2？24小时，制得磷酸钒锂。
【技术特征摘要】
1.锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，包括 步骤一将含钒化合物、含锂化合物和磷酸盐按照摩尔比I: (2. 8-3. 2) :3称重；称取占原料质量分数30%-60%的柠檬酸，加蒸馏水配置成质量浓度20%-50%的柠檬酸溶液；步骤二 将含钒化合物、含锂化合物和磷酸盐混合均匀，向上述三种原料中加入总重量15-45%的去离子水，反应O. 5-2小时； 步骤三将柠檬酸溶液加入反应原料中，60°C -100°C加热至固相，100°C _150°C烘干；以150r/min-500r/min的速度球磨2_10小时，然后放入惰性气氛炉中以1_10°C /min升温至300-1000°C，恒温2-24小时，制得磷酸钒锂。2.根据权利要求I所述锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述含锂化合物为氢氧化锂，氟化锂，硝酸锂，碳酸锂，醋酸锂，磷酸二氢锂中的任意一种；所述含钒化合物为V2O5, V02，V2O3, NH4, VO3中的任意一种；所述的磷酸盐为磷酸二氢铵，磷酸氢二铵，磷酸铵，磷酸二氢锂中的任意一种。3.根据权利要求I所述锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛炉中的惰性气体为氮气，氩气中的任意一种。4.根据权利要求I所述锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述含锂化合物为Li2CO3，所述含钒化合物为V2O5，所述磷酸盐为NH4H2P04。5.根据权利要求5所述锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，包括 步骤一按质量比19. 8:12. 0:37. 5:30. 7称取V2O5, Li2CO3, NH4H2PO4和柠檬酸；加蒸馏水将柠檬酸配置成质量浓度为35%的溶液； 步骤二 将V2O5, Li2CO3, NH4H2PO4干粉混合均匀，加入占上述三种原料质量分数25%的去离子水，搅拌I小时； 步骤三将柠檬酸溶液加入反应原料中，恒温80°C搅拌至凝固，120°C烘干，250r/min球磨；然后将混合物置于N2气氛中，以3°C /min的升温至800°C，保温12小时，然后随炉冷却至室温取出粉碎过筛。6.根据权利要求4所述锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，包括 步骤一按质量比19. 8:12. 0:37. 5:30. 7称取V2O5, Li2CO3, NH4H2PO4和柠檬酸；加蒸馏水将柠檬酸配置成质量浓度为35%的溶液； 步骤二 将V2O5, Li2CO3, NH4H2PO4干粉混合均匀，加入占上述三种原料质量分数25%的去离子水，搅拌I小时； 步骤三将柠檬酸溶液加入反应原料中，恒温80°C搅拌至凝固，120°C烘干，250r/min球磨；然后将混合物置于N2气氛中，以3°C /min的升温至800°C，保温8小时，然后随炉冷却至室温取出粉碎过...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐致远，毛文峰，凌国威，徐强，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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