[发明专利]一种利用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成Li3V2(PO4)3/C的方法

说明书

一、技术领域

本发明公开了一种合成正极材料Li₃V₂(PO₄)₃/C的制备方法及制备得到的正极材料。所述方法为：以LiNO₃、V₂O₅、NH₄H₂PO₄和甘氨酸(Gly)、蔗糖等为原料，采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法(Glycine-Nitrate Process，GNP)合成前驱体，再对前驱体进行300～400℃预处理和惰性气体保护条件下于500～750℃焙烧，从而合成锂离子电池正极材料Li₃V₂(PO₄)₃/C，属于材料领域。本发明采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法合成锂离子电池正极材料，反应条件简单，步骤简便，适合大量生产；所制备Li₃V₂(PO₄)₃/C颗粒细小，结晶性好，纯度高，化学均匀性好，可提高材料充放电比容量和电化学性能。 

二、背景技术

近年来，由于Li₃V₂(PO₄)₃、LiVPO₄F、LiVOPO₄、LiVPO₄、VOPO₄、Li₄P₂O₇等磷酸钒盐具有稳定的晶体结构和较高的充电电位，已成为潜在的正极材料，引起了人们的广泛关注。其中，单斜结构Li₃V₂(PO₄)₃具有能量密度高、原料丰富、环境污染小、热稳定性优良等优点，且其理论比容量和充电电位都比LiFePO₄高。因此，Li₃V₂(PO₄)₃有望成为下一代锂离子电池首选正极材料，尤其在大电流放电方面的应用价值极高。但由于Li₃V₂(PO₄)₃的电子电导率较低，严重阻碍了它在锂离子电池正极材料领域的大规模应用，通常采用减小Li₃V₂(PO₄)₃颗粒尺寸，掺杂金属离子或包覆碳层以解决其导电性差的问题。 

Li₃V₂(PO₄)₃的制备方法主要有高温固相法和低温液相法。高温固相法又包括微波、氢气还原和碳热还原等方法。微波法设备简单、加热温度均匀、易于控制、所需时间短，但其工业化生产困难较大；氢气还原时，纯H₂作为还原剂不但成本高，且易燃易爆；碳热还原法大大提高了制备过程的安全性，是一种工艺简单、适合于工业生产的方法，但其合成温度一般较高，加热时间较长，能耗大，且物相不均匀，形貌不规则，晶体颗粒粒度分布范围较广。溶胶-凝胶法、流变相反应法、液相球化法等低温液相法虽然具有化学均匀性较好、热处理温度低、粒径小且分布窄、反应过程易于控制等优点，但都具有合成周期长、干燥收缩大、工艺复杂、成本较高，不易于工业化生产等缺点。于是，寻找一种成本低廉、合成周期短、合成物相纯度高、适于工业化生产的合成方法成为当前研究人员首要解决的问题。