[发明专利]采用PEG复合体系对锂离子正极材料Li3V2(PO4）3改性的流变相方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对锂离子二次电池正极材料磷酸钒锂(Li₃V₂(PO₄)₃)改性的流变相方法。

背景技术

近年来，由于锂离子二次电池有着比较高的能量密度和长的循环寿命，被广泛的运用在各种便携式电子产品和通许工具上，同时在电动汽车和储能设备上也有很重要的应用前景。锂电生产中，其中正极材料约占成本的2/3。目前，正极材料主要有锂钴氧化物、锂镍氧化物和锂锰氧化物。单斜晶系的Li₃V₂(PO₄)₃是一种优良的锂离子电池正极材料，一出现就引起了人们很大关注。和当前研究较热的LiPePO₄相似，Li₃V₂(PO₄)₃具有能量密度高、原料丰富、环境污染较小、热稳定性优良等优点；但其理论比容量较LiFePO₄高，同时其电压平台较多，更适合于观察“电池油压”的高低，因此普遍认为Li₃V₂(PO₄)₃有可能成为下一代主要锂离子电池正极材料，尤其在大电流放电方面的应用价值极高。

目前对锂离子二次电池正极材料Li₃V₂(PO₄)₃多采用掺杂改性和单一组分PEG，而以PEG复合体系进行改性的研究鲜有报道。采用PEG复合体系，分子量大的PEG(分子量大小在1万以上)分子链比较长，与前驱体粒子结合，在颗粒表面形成了一层大分子亲水保护膜，使颗粒表面的水化斥力作用增加，抑制了颗粒之间的团聚；同时，小分子量的PEG(分子量大小在1000以下)能嵌合在已经吸附大分子量PEG的前驱体颗粒空隙处，达到了“位阻”效应，防止了前驱体粒子的聚集长大。另外，PEG还能提供表面包覆的碳源，抑制粒子晶粒在热处理过程中的长大，而且在加热过程中分解产生的还原性气体(CO和H₂)也有利于制备出晶相纯净的材料，达到提高锂离子正极材料Li₃V₂(PO₄)₃的充放电和循环稳定性的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用PEG复合体系对锂离子正极材料磷酸钒锂(Li₃V₂(PO₄)₃)改性的流变相方法。

具体步骤为：

(1)取2～4g五氧化二钒(V₂O₅)于烧杯中，加入质量百分比浓度为30％的过氧化氢20～40ml，搅拌，形成五氧化二钒水凝胶(V₂O₅·nH₂O)；

(2)在步骤(1)所得产物中加入5～7g磷酸氢二铵、1～3g一水氢氧化锂和0.1～0.3g大分子量PEG，超声震荡4～8分钟；

(3)用5ml移液管量取1.05～2.05ml分析纯小分子量PEG加入到步骤(2)所得产物中，将其转移至圆底烧瓶，并在40～50℃旋转蒸发仪上0.5～1小时蒸干，再在真空干燥箱中60～120℃下干燥4小时；取出，用玛瑙研钵研成粉末，取粉末于瓷舟中，在真空烧结炉内于650～850℃、高纯氩气保护下，烧结10～20个小时，自然冷却至室温，即得到Li₃V₂(PO₄)₃。

所述小分子量PEG(聚乙二醇)为PEG200、PEG400和PEG600中的一种；

所述大分子量PEG(聚乙二醇)为PEG10000、PEG20000和PEG35000中的一种。

本发明以PEG复合体系为纳米结构控制剂和碳源，充分利用我国丰富的钒资源，解决钴资源不足，使钒得到充分利用，并且降低了钒的价态，降低五价钒对环境的污染，而且方法本身也不对环境造成任何污染。用该方法制取的锂离子正极材料Li₃V₂(PO₄)₃，具有比较理想的电化学性能，如较高的充放电电压，有较高的充放电容量和较好的循环性能。

附图说明