[发明专利]一种磷酸钒锂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电化学材料技术领域，具体涉及用于电池正极材料的磷酸钒锂的制备方法。

背景技术

近年，磷酸钒锂作为一种很有前景的电池正极材料受到人们的广泛关注。主要原因在于磷酸钒锂材料具有高的锂离子扩散效率，较高的放电容量和能量密度，并具有良好的循环性能，热稳定性。

研究表明：颗粒形貌对磷酸钒锂材料性能具有巨大影响，颗粒均匀、细小的磷酸钒锂材料具有较大的比表面积能够提高其电化学性能。

目前磷酸钒锂材料的合成方法有很多，但是最常用的方法有以下几种：高温固相法，溶胶凝胶法，微波法，水热法。但是高温固相法操作繁琐，成本高，而且得到的材料颗粒较大、不均匀，并且易产生杂质；微波法虽然能耗低，但加热时间和温度不易控制，影响产品性能；水热法浓度不好控制，产品性能受影响；现有的溶胶凝胶法制备的磷酸钒锂颗粒较大，影响产品的充电容量和循环性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有较高的充放电性能和循环性能的磷酸钒锂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种磷酸钒锂的制备方法。采用本发明方法得到球状磷酸钒锂，直径为150—250nm，大小均匀，提高了磷酸钒锂的充放电性能和循环性能，而且本发明降低了烧结温度，降低了成本。

本发明提供一种磷酸钒锂的制备方法，其具体步骤包括：

a、将原料锂盐、钒盐、磷酸盐混合，溶解在去离子水中，混合均匀，再加入乙二醇，搅拌均匀后转入内衬聚四氟乙烯的高压釜中，旋紧盖子，加热，恒温反应，得到凝胶。

b、将步骤a所得凝胶加热，恒温反应。

c、将步骤（b）所得的产物热处理，得到黑色磷酸钒锂。

步骤a中所述原料摩尔比为锂盐中锂:钒盐中钒:磷酸盐中磷酸根离子=1:0.6-0.667:0.9-1.1；

步骤a中所述水和乙二醇的体积比为6-9:1；

步骤a中所述锂盐为碳酸锂、硝酸锂、氢氧化锂、乙酸锂、草酸锂或氯化锂中的任意一种或其混合物；所述钒盐为偏钒酸铵、五氧化二钒或偏钒酸钠中的任意一种或其混合物；所述磷酸盐为磷酸氢铵、磷酸二氢铵或磷酸铵中的任意一种；

所述步骤a反应温度120-220℃，反应时间1-60小时；

步骤a中所述原料与去离子水和乙二醇总量的质量比为1:50-70；

所述步骤b反应温度40-200℃，反应时间1-40小时；

步骤c中所述热处理在氮气或氩气保护下进行，热处理温度为500-900℃，热处理时间为1-40小时。

利用本发明所述方法所得到的磷酸钒锂为球状，直径为150—250nm，大小均匀。

本发明制备的磷酸钒锂为均一球状，直径为150—250nm，有较高的比容量和较好的充放电性能，而且本发明降低了烧结温度，降低了成本。

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1为实施例1制备的Li₃V₂(PO₄)₃微球的扫描电镜照片

图2为实施例1制备的Li₃V₂(PO₄)₃微球的X射线衍射光谱

图3为实施例1制备的Li₃V₂(PO₄)₃微球的循环伏安图

图4（a）为实施例1制备的Li₃V₂(PO₄)₃微球的充放电曲线

图4（b）为实施例1制备的Li₃V₂(PO₄)₃微球的不同倍率充放电图

图5为实施例4制备的Li₃V₂(PO₄)₃微球的扫描电镜照片

图6为实施例5制备的Li₃V₂(PO₄)₃微球的扫描电镜照片

图7为实施例6制备的Li₃V₂(PO₄)₃微球的扫描电镜照片

具体实施例