[发明专利]一种锂电池正极材料LiV3O8的超声水热制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池正极材料的制备方法，具体涉及一种以超声波结合水热工艺来制备锂电池正极材料LiV₃O₈的方法。

背景技术

锂离子二次电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、放电性能稳定、安全性好、无污染和工作温度范围宽等优点，因此，近年来得到了迅速的发展，并且具有广阔的应用前景。作为锂离子二次电池的关键技术之一，正极材料的研究开发是至关重要的，正极材料电化学性能的提高，将大大改善锂离子电池的性能。

1957年，Wadsley提出层状化合物LiV₃O₈可作为锂离子蓄电池的正极材料。此后，Besenhard等研究发现，层状化合物Li_1+xV₃O₈不仅具有优良的嵌锂能力，而且具有比容量高、循环寿命长等优点。理论上，1mol的Li_1+xV₃O₈可以嵌入3mol以上的Li⁺，这使其具有较高的比容量，一般在300mAh/g以上，锂的扩散系数在10^-12～10^-14m²/s之间，锂离子在其中较高的化学扩散率使得锂在嵌入和脱出时，正极材料具有很好的结构稳定型，从而具有更长的循环寿命。基于这些特点，Li_1+xV₃O₈近年来得到了国内外学者的广泛关注和研究，也成为近年来最具发展前景之一的锂电池正极材料。

目前制备Li_1+xV₃O₈锂电池正极材料的方法主要有：固相法[Kawakita J，Kato T，Katayama Y，et al.Lithium insertion behavior of Li_1+xV₃O₈ with different degrees of crystallinity[J].J.Power Sources，1999，81～82：448～453]、溶胶凝胶法[Li Liu，Lifang Jiao，Yanhui Zhang，Junli Sun，Lin Yang，et al.Synthesis of LiV₃O₈ by an improved citric acid assisted sol-gel method at low temperature[J].Materials Chemistry and Physics，2008，111：565～569]、微波烧结[Gang Yang，Guan Wang，and Wenhua Hou.Microwave Solid-State Synthesis of LiV₃O₈ as Cathode Material for Lithium Batteries[J].J.Phys.Chem.B，2005，109：11186～11196]、喷雾热解法[S.H.Ju，Y.C.Kang.Morphological and electrochemical properties of LiV₃O₈ cathode powders prepared by spray pyrolysis[J].Electrochimica Acta，2010，55：6088～6092]、水热法[Hai Yan Xu，Hao Wang，Zhi Qiang Song，et al.Novel chemical method for synthesis of LiV₃O₈ nanords as cathode materials for lithium ion batteries[J].Electrochimica Acta，2004，49：349～353]。这些方法要么工艺周期长、要么对实验设备要求较高、所制备的材料粒径较大且分布不均，性能相差较大。由于锂电池正极材料的制备工艺对其材料的性能有着非常重要的影响，则寻找合适的方法和工艺，对锂电池正极材料的研究和开发有着重大的意义。

发明内容