[发明专利]一种锂离子电池Li3V2(PO4)3/C复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池材料技术领域，特别是涉及一种锂离子电池Li₃V₂(PO₄)₃/C复合材料的制备方法。

背景技术

在过去的几十年中锂离子电池凭借其自身的优势已经广泛应用于各种便携式电子产品中。另外，锂离子电池的高容量、高功率和绿色环保这些优点使其成为最有可能应用在混合电动车或者电动车上的电源。安全性是电动车用电源的一个至关重要的因素。而锂离子电池第一代正极材料层状的钴酸锂(LiCoO₂)热稳定性差，不适合用于电动车用锂离子电池。聚阴离子材料具有良好的热稳定性，被认为很有应用前景的锂离子电池正极材料。而单斜磷酸钒锂(Li₃V₂(PO₄)₃)因具有锂离子扩散系数和比容量高、放电电压和能量密度高、循环性能和热稳定性好等优点成为最具吸引力的电动车用锂离子电池正极材料。

固相法和液相法是制备单斜磷酸钒锂的主要方法。液相法可以使原料达到分子级水平的混合，进而可以在较低的煅烧温度和较短的煅烧时间内合成出纯相的磷酸钒锂。利用液相法制备的材料粒径小、分布均匀，电化学性能良好。溶胶凝胶法是制备磷酸钒锂的常见的液相法，在这种方法中柠檬酸成为主要的络合剂。另外，单斜磷酸钒锂的电子导电能力差，制备碳包覆磷酸钒锂的复合材料是提高这种材料电子导电率的一种很有效的方法。在制备这种复合材料中很多无机或者有机碳源被采用。但是利用溶胶凝胶法制备的碳包覆的磷酸钒锂复合材料的倍率特性和循环性能还不理想，特别是在高倍率下的循环性能还有待提高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的之一在于，提供了一种锂离子电池Li₃V₂(PO₄)₃/C复合材料的制备方法，该方法制备出来的Li₃V₂(PO₄)₃/C复合材料进一步提高磷酸钒锂的倍率和循环性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池Li₃V₂(PO₄)₃/C复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

a、将锂源、钒源、磷酸根源、草酸和络合剂I β-环糊精在机械搅拌下溶于去离子水，形成溶液I，其中按照物质的量计算，n_Li∶n_V∶n_PO4-＝3.0～3.1∶2∶3，n_V∶n_草酸＝1∶3～4，m_β-环糊精∶m_最终产品＝0.25～0.80；

b、于60～80℃水浴中，将溶液I搅拌0.5～2h；

c、将络合剂II在机械搅拌下溶于去离子水，得到溶液II；

d、在剧烈搅拌下，将溶液II缓慢滴加到溶液I中，得到溶液III；

e、将步骤d中所得溶液III先于60～80℃水浴中反应2～4h得到溶液IV；

f、将步骤e中所得溶液IV继续在60～80℃水浴中搅拌形成溶胶，将水分蒸发得到凝胶；

g、所得凝胶于80～120℃烘箱中干燥4～8h得到干凝胶；

h、先将所得干凝胶研磨5～15min，在氮气保护下于300～400℃预烧3～6h，再将预烧所得物研磨5～15min、压片，于650～850℃下煅烧4～10h，最后得到Li₃V₂(PO₄)₃/C复合材料。

较佳地，所述锂源为氢氧化锂(LiOH·H₂O)、硝酸锂(LiNO₃)、乙酸锂(CH₃COOLi·2H₂O)中的一种或者几种的混合物。

较佳地，所述钒源为五氧化二钒(V₂O₅)、偏钒酸铵(NH₄VO₃)中的一种或者两种的混合物。