[发明专利]一种锂离子电池用钒氧化物复合正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子正极材料的制备方法，尤其涉及一种锂离子电池用钒氧化物复合正极材料及其制备方法。

背景技术

电子电器小型化、高能化、便携化的趋势，空间技术的发展和国防装备的需求以及电动汽车的研制和开发，对锂离子电池的性能有更高的要求。然而，正极材料研究较为滞后，成为制约锂离子电池整体性能进一步提高的关键。

目前，研究、应用最多的正极材料包括“LiCoO₂，LiNiO₂，LiMn₂O₄，LiFePO₄”等，而V₂O₅以其可嵌入结构、高容量、低成本、资源丰富等优点，成为最具有发展前途的可充锂电池正极材料。和目前已商业化的LiCoO₂锂离子电池正极材料相比，层状结构的钒氧化物具有容量高、成本低、安全性能好等优点，被认为是一种极有应用潜力的高容量锂离子电池正极材料。

然而人们发现将钒氧化物作为锂离子电池活性材料时，可以使活性物质与电解液接触面积不大、锂离子脱嵌距离长、结构不够稳定稳定，极大影响了锂离子电池的循环寿命。

发明内容

为克服上述问题，本发明提供一种锂离子电池用钒氧化物复合正极材料的制备方法，使用该方法制备的复合正极材料用于锂离子电池时，在具有较大的比容量的同时，结构稳定，循环性能好。

为了实现上述目的，本发明提供的一种锂离子电池用钒氧化物复合正极材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，加工天然石墨

将天然石墨料经过粉碎机粉碎到粒度50nm-10μm，比表面积为50-750m²/g，将粉碎到合格参数的原材料加入硼酸钠，加入硼酸钠的重量为原材料的2-3%，混合机中混合2-3个小时；

然后进行纯化石墨化处理：在2500-3000℃持续通入氯气气体，将石墨中的金属杂质去除，即可得到加工后的石墨材料；

步骤2，制备钒氧化物纳米材料

按质量份：将1-2份聚丙烯醇加入到10-15份蒸馏水中，加热到85-100℃后保温3-4h，冷却至室温得到澄清透明的聚丙烯醇水溶液；将0.5-1份偏钒酸铵加入到配制好的聚丙烯醇水溶液中，磁力搅拌加热至70-80℃保温6-7h，冷却至室温得到一种黄色、澄清透明的钒氧化物前驱体溶胶；

得到的前驱体溶胶注入电纺机的喷头，以导电基片为接收电极，采用20-25kV的加速电压制备出由钒氧化物与聚丙烯醇复合的纳米线，得到的纳米线放入电阻炉中，在500-550℃保温2-4h，冷却至室温，得到黄色的钒氧化物纳米材料；

步骤3，制备ZnV₂O₆纳米材料

称量上述钒氧化物纳米材料、氧化锌粉末，使得钒氧化物纳米材料与氧化锌的摩尔比为1∶1，混合均匀，充分研磨1-2h，然后于600-700℃烧结4-5小时，制得ZnV₂O₆纳米材料，其直径为100-200纳米；

步骤4，制备纳米ZnV₂O₆/石墨复合正极材料

首先，将ZnV₂O₆纳米材料溶解在去蒸馏水中，形成饱和溶液，搅拌下向上述溶液中加入双氧水，室温持续搅拌1-3小时，静置，得到溶胶；将质量百分比含量为钒氧化物的10-15%的上述石墨材料置于所述溶胶中，搅拌并超声降解5-10h，然后放入高压釜，200-250℃下保持3-5天后，产物用去离子水清洗，100-120℃真空干燥， 450-500℃退火处理20-30分钟后得到纳米ZnV₂O₆/石墨复合正极材料。

其中，步骤2中所述导电基片可以是铜和/铝箔材料，优选为铝箔导电基片。

其中，步骤4中所述真空干燥时间优选为10-15h。

本发明还提供了一种上述方法制备的锂离子电池用钒氧化物复合正极材料。