[发明专利]锂离子电池正极材料磷酸钒锂/碳纳米复合介孔微球的仿生合成方法

权利要求书

1.一种Li₃V₂(PO₄)₃/C纳米复合介孔微球材料的制备方法，步骤如下：

(1)制备绿藻细胞溶液

将2～10ml绿藻藻液置于50～100ml蒸馏水中，每3h换水一次，于25℃条件下连续饥饿处理1天，并使溶液中细胞浓度为6×10⁷个/ml～9×10⁷个/ml，得到饥饿绿藻细胞溶液，记为A溶液；所述绿藻为绿球藻(chroococcus)或小球藻(Chlorella)藻体；

(2)制备钒离子溶液

将五价钒的氧化物与还原剂按1∶2～3摩尔比溶于蒸馏水中，并在70～90℃下进行充分搅拌0.5～1小时，得到0.05～2.5mol/L的钒离子溶液，记为B溶液；

(3)在搅拌条件下，按B溶液：A溶液＝1∶1～4体积比，将B溶液逐滴加入到A溶液中，并搅拌1～5小时，得到C溶胶溶液；

(4)按照Li₃V₂(PO₄)₃化学计量比，向C溶胶溶液中加入浓度为0.5mol/L的磷酸源，并充分搅拌1～5h，然后再加入浓度为0.8mol/L的锂源，并在60～90℃水浴条件下充分搅拌1～5h，得到D凝胶；

(5)将D凝胶于70～150℃下干燥12～72小时，得到磷酸钒锂前驱体；

(6)将上述磷酸钒锂前驱体，在氮气气氛条件下经400～500℃热处理3～5小时后再升温至500～900℃热处理6～12小时，得到Li₃V₂(PO₄)₃/C纳米复合介孔微球粉体。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(1)中的绿藻藻液为绿球藻(chroococcus)或小球藻(Chlorella)藻种按现有技术进行细胞培养得到的处于指数生长期的藻液。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(1)中所得溶液中细胞浓度为6.5×10⁷个/ml。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(2)中所述五价钒的氧化物是五氧化二钒；所述还原剂是草酸。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(2)中所述五价钒的氧化物与还原剂的摩尔比为1∶2。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(4)中的所述磷酸源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸，其中优选磷酸二氢铵；所述锂源为硝酸锂、氢氧化锂、醋酸锂或甲酸锂，其中优选硝酸锂。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤(6)中磷酸钒锂前驱体在氮气气氛条件下经400℃热处理5h后再升温至750℃保温6.5h，得到电化学性能良好的Li₃V₂(PO₄)₃/C纳米复合介孔微球粉体。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是步骤如下：

取编号为FACHB-1227的小球藻(Chlorella)或编号为FACHB-193的绿球藻(chroococcus)藻种制备的新鲜绿藻藻液2ml，置于50ml蒸馏水中，每3h换水一次，于25℃条件下连续饥饿处理一天，得饥饿绿藻细胞溶液，控制溶液中细胞浓度为6.5×10⁷个/ml，记为A溶液；

按照1∶2摩尔比将分析纯五氧化二钒和草酸溶于水溶液中，在70℃水浴下加热搅拌约0.5h，制备1mol/L的钒离子溶液，得到B溶液；

按B溶液：A溶液＝1∶2体积比，将溶液B逐滴加入到溶液A中，充分搅拌5h，得到C溶胶溶液；

按照Li₃V₂(PO₄)₃化学计量比，向C溶胶溶液中加入0.5mol/L磷酸二氢铵，充分搅拌5h后，再加入0.8mol/L硝酸锂或者氢氧化锂，在70℃水浴条件下充分搅拌5h后，形成D凝胶；于80℃下干燥12h，得到磷酸钒锂前驱体；将磷酸钒锂前驱体研磨后在氮气气氛保护下于400℃热处理5h，再升温到750℃保温6.5h，得到黑色粉末Li₃V₂(PO₄)₃/C纳米复合介孔微球粉体。