一种锂离子电池用磷酸氧钒锂正极材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将钒源、磷源以钒离子、磷酸根离子的摩尔比按照LiVOPO4化学计量比称取并配制溶液，加入草酸作为还原剂，于50-90℃恒温水浴中搅拌；（2）按照LiVOPO4化学计量比加入锂源，按有机形貌诱导剂与钒离子的摩尔比为0.1-4.0:1.0的比例加入有机形貌诱导剂，于30-100℃恒温水浴中搅拌，形成均一凝胶，真空干燥；（3）研磨后，在氧分压为0-30kPa的气氛下于300-750℃烧结3-20h，即成。本发明专利技术所制备的磷酸氧钒锂正极材料具有一次颗粒粒度较小，二次颗粒具有片状结构的形貌特征，颗粒片厚度为50-500nm，电化学性能优异。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，包括以下步骤：（1）将钒源、磷源以钒离子、磷酸根离子的摩尔比按照LiVOPO4化学计量比称取并配制溶液，加入草酸作为还原剂，于50-90℃恒温水浴中搅拌；（2）按照LiVOPO4化学计量比加入锂源，按有机形貌诱导剂与钒离子的摩尔比为0.1-4.0:1.0的比例加入有机形貌诱导剂，于30-100℃恒温水浴中搅拌，形成均一凝胶，真空干燥；（3）研磨后，在氧分压为0-30kPa的气氛下于300-750℃烧结3-20h，即成。本专利技术所制备的磷酸氧钒锂正极材料具有一次颗粒粒度较小，二次颗粒具有片状结构的形貌特征，颗粒片厚度为50-500nm，电化学性能优异。【专利说明】
本专利技术涉及。
技术介绍
LiVOPO4 (3.9V, Li/L1.)相比于 LiFePO4 (3.4V, Li/L1.)在放电平台方面有 0.5V的提高，而理论比容量为159mAh.g—1，与LiFePO4 (170mAh.g—1)相差无几，可见LiVOPO4具有较高能量密度(159mAh.g—1*〗.9V=620Wh.kg—1);同时LiVOPO4属磷酸盐正极材料，具有理论比容量高、电压平台稳定、结构稳定、安全性好、原料便宜等优点，在锂离子动力电池的制造中表现出较大的潜力。但是，LiVOPO4因较低的电导率(1.42 X ΙΟΛπι.s—1)，导致其电化学性能差，尤其是大电流条件下容量衰减较快。就现有LiVOPO4合成方法而言，所得LiVOPO4粉末粒径较大，而粒径越大，锂离子在嵌入释出时路径加长，造成不可逆电容量增加，从而影响其电化学性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供。利用该方法，可实现颗粒结构的优化，有效地提高电池的循环性能和倍率性能。本专利技术解决其 技术问题所采用的技术方案是:，包括以下步骤: (1)将钒源、磷源以钒离子、磷酸根离子的摩尔比按照LiVOPO4K学计量比称取并配制溶液，控制溶液中钒离子浓度为0.01-2mol L'优选0.1-1.0 mo I L—1)，然后加入草酸作为还原剂，所加草酸与钒离子的摩尔比为0.5-8.0: 1.0 (优选2.0-4.0:1.0),于50_90°C恒温水浴中搅拌0.5-3.0h,充分溶解； (2)先以锂离子同步骤(1)所述钒离子、磷酸根离子的摩尔比按照LiVOPO4化学计量比加入锂源，再按有机形貌诱导剂与钒离子的摩尔比为0.1-4.0: 1.0 (优选0.2-2.0: 1.0)的比例加入有机形貌诱导剂，于30-100°C (优选60-90°C )恒温水浴中搅拌6_30h，形成均一凝胶，然后进行真空干燥； (3)将干燥后的粉末经研磨后，在氧分压为0-30kPa的气氛下于300-750°C(优选350-5000C )烧结 3-20h (优选 6_12h)，即成。进一步，步骤(1)中，配制溶液所用溶剂为去离子水或水-醇类混合物。进一步，步骤(1)中，所述钒源为五氧化二钒或偏钒酸铵。进一步，步骤(1)中，所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵或磷酸。进一步，步骤(2)中，所述锂源为草酸锂、氢氧化锂、醋酸锂、碳酸锂、氯化锂或硝酸锂。进一步，步骤(2)中，所述有机形貌诱导剂为蔗糖、抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖、苯胺、氨水中的一种或几种。进一步，步骤(3)中，所述氧分压为0_30kPa的气氛是氧分压为0_30kPa的氩气、氮气、氢气、空气、惰性气体-氧气混合气中的一种。研究表明，通过制备粒径较小(纳米化)的磷酸氧钒锂正极材料可以改进其电化学性能，同时，不同形貌的正极材料也会表现出不同的电化学性能，而具有高比表面积且易于被电解液浸润的片状结构的正极材料，在充放电过程中锂离子扩散速率较快，具有较优的电化学性能，本专利技术通过加入有机形貌诱导剂，采用溶胶凝胶法制备具有片状结构的纳米化磷酸氧钒锂正极材料，以实现颗粒结构的优化，有效地提高电池的循环性能和倍率性能。本专利技术所制备的锂离子电池用磷酸氧钒锂正极材料一次颗粒粒径较小，几何尺寸为50-500nm, 二次颗粒为片状结构,结晶性能良好,通过片状结构纳米化来改善磷酸氧钥;锂的电化学性能，尤其是循环性能和倍率性能，本专利技术所制备的材料室温下0.1C首次放电比容量大于130mAh/g，30次循环后容量保持率大于80%，IC放电比容量大于80mAh/g，适合工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1为实施例1所制得的磷酸氧钒锂的XRD图谱； 图2为实施例1所制得的磷酸氧钒锂的SM图谱； 图3为实施例1所制得的磷酸氧钒锂的0.1C和IC首次充放电曲线图。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术作进一`步说明。实施例1 称取偏钒酸铵5.85g，磷酸氢二铵6.6g，草酸8.82g，溶解于200mL的去离子水中，于60°C水浴锅中回流搅拌2h，充分溶解；然后加入1.85g碳酸锂和1.2g有机形貌诱导剂蔗糖，控制反应温度为80°C，持续搅拌反应30h，得到均一蓝色凝胶，于100°C真空干燥8h ;将粉末在玛瑙研钵中研磨2h，得到磷酸氧钒锂前驱体，在氩气气氛下于600°C烧结6h，筛分得到磷酸氧钒锂。电池的组装:称取0.4g所得的磷酸氧钒锂，加入0.05g Super-P作导电剂和0.05gPVDF (761A)作粘结剂，充分研磨后加入0.5g NMP分散混合，调浆均匀后于16um厚的铝箔上拉浆制作成正极片，在厌氧手套箱中以金属锂片为负极，以Celgard 2300为隔膜，lmol/LLiPF6/EC: DMC: EMC(体积比I: I: I)为电解液，组装成CR2025的扣式电池，0.1C首次放电比容量为136.6 mAh/g，30次循环后容量保持率为85%，IC首次放电比容量为82.4mAh/g°本实施例所得磷酸氧钒锂的XRD衍射图如图1所示，扫描电镜SHM如图2所示，0.1C和IC首次充放电曲线图如图3所示。实施例2 称取偏钒酸铵3.51g，磷酸二氢铵3.45g，草酸11.34g，溶解于250mL的去离子水中，于80°C水浴锅中回流搅拌Ih,充分溶解；然后加入1.1lg碳酸锂和1.66g有机形貌诱导剂葡萄糖，控制反应温度为80°C，持续搅拌反应6h，得到均一的蓝色凝胶，于85°C真空干燥12h ；将粉末在玛瑙球磨罐中研磨4h，得到磷酸氧钒锂前驱体，在氮气气氛中于350°C烧结12h，筛分得到磷酸氧钒锂。电池的组装:称取0.2g所得的磷酸氧钒锂，加入0.025g Super-P作导电剂和0.025g PVDF (761A)作粘结剂，充分研磨后加入0.3g NMP分散混合，调浆均匀后于铝箔上拉浆制片，在厌氧手套箱中以金属锂片为负极，以Celgard 2300为隔膜，lmol/L LiPF6/EC: DMC (体积比1:1)为电解液，组装成CR2025的扣式电池，0.1C首次放电比容量为130.4mAh/g, 30次循环后容量保持率为82%，IC首次放电比容量为81.7mAh/g。实施例3 称取五氧化二钒4.55g, H3PO4溶液(85%) 5.76g，草酸25.21g，溶解于1000mL的去离子水中，于50°C水浴锅中回流搅拌3h，充分溶解；然后加入2.05g氢氧化锂和2.60g苯胺，控制反应温度为50°C，持续搅拌反应24本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池用磷酸氧钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将钒源、磷源以钒离子、磷酸根离子的摩尔比按照LiVOPO4化学计量比称取并配制溶液，控制溶液中钒离子浓度为0.01‑2mol L‑1，然后加入草酸作为还原剂，所加草酸与钒离子的摩尔比为0.5‑8.0:1.0，于50‑90℃恒温水浴中搅拌0.5‑3.0h，充分溶解； （2）先以锂离子同步骤（1）所述钒离子、磷酸根离子的摩尔比按照LiVOPO4化学计量比加入锂源，再按有机形貌诱导剂与钒离子的摩尔比为0.1‑4.0:1.0的比例加入有机形貌诱导剂，于30‑100℃恒温水浴中搅拌6‑30h，形成均一凝胶，然后进行真空干燥； （3）将干燥后的粉末经研磨后，在氧分压为0‑30kPa的气氛下于300‑750℃烧结3‑20h，即成。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张宝，沈超，李晖，郑俊超，张佳峰，韩亚东，明磊，覃山鄂，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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。