[发明专利]一种磷酸铁锂‑磷酸钒锂复合正极材料前驱体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁锂-磷酸钒锂复合正极材料的制备方法，具体涉及一种磷酸铁锂-磷酸钒锂复合正极材料前驱体的制备方法。

背景技术

LiFePO₄是一种新型锂离子电池正极材料。它具有优良的充放电平台，良好的循环性能，价格低廉，理论容量高，环境友好等优点，被认为是最有前途的锂离子电池正极材料。但是，磷酸铁锂材料存在电子和离子导电性差的缺点，从而限制了进一步应用，因此，寻找性价比更好的新材料成为了研究的重点。

具有橄榄石结构和单斜结构两种主物相的磷酸铁锂-磷酸钒锂复合正极材料因其具有理论比容量高、热稳定性好、价格低廉、环境友好等优点，成为当前锂离子电池正极材料的重要发展方向。然而，磷酸铁锂-磷酸钒锂复合正极材料的离子导电性较差，其倍率性能有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可提高磷酸铁锂-磷酸钒锂复合正极材料倍率性能的磷酸铁锂-磷酸钒锂复合正极材料前驱体的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磷酸铁锂-磷酸钒锂(LiFePO₄·Li₃V₂(PO₄)₃) 复合正极材料前驱体（偏钒酸亚铁（FeV₂O₆））的制备方法，包括以下步骤：

（1）将原料葡萄糖酸亚铁、偏钒酸钠按摩尔比1:2的比例，分别溶于去离子水中，得葡萄糖酸亚铁溶液和偏钒酸钠溶液，控制葡萄糖酸亚铁溶液中亚铁离子浓度为0.01～0.1mol/L，然后将所得葡萄糖酸亚铁溶液与偏钒酸钠溶液混合进行反应，得反应液，再按反应理论计算所得偏钒酸亚铁质量的0.1～1%加入PVP，搅拌，用氨水调节pH至4～8；

（2）将步骤（1）所得的溶液在60～90℃的水浴锅中超声搅拌，得均一溶液，然后置于带有内衬的反应釜中，于180～250℃温度下进行反应；

（3）将经步骤（2）反应后的反应液过滤、洗涤、干燥，得磷酸铁锂-磷酸钒锂复合正极材料前驱体偏钒酸亚铁（FeV₂O₆）。

进一步，步骤（2）中，超声搅拌的频率为20～40KHz，时间为2～4h。

进一步，步骤（2）中，反应的时间为10～20h。

进一步，步骤（3）中，所述的干燥为真空干燥。真空干燥的温度为80～120℃，时间为5～10h。

本发明以水热法合成制备磷酸铁锂-磷酸钒锂复合正极材料前驱体偏钒酸亚铁，偏钒酸亚铁形貌为棒状，由于棒状结构与电解液接触面积大，同时锂离子的扩散距离也大大的缩短，所以材料的利用率得到提高，复合正极材料的倍率性能也得到较大的提升。

本发明原料来源广泛，工艺流程简单，产品质量好且稳定，成本低，复合材料的物理加工性能良好，电化学性能优异，为锂离子电池复合正极材料磷酸铁锂-磷酸钒锂的大规模生产提供优质的钒铁源（偏钒酸亚铁为磷酸铁锂-磷酸钒锂提供钒源和铁源）。

附图说明

图1 为实施例1所制得的前驱体偏钒酸亚铁（FeV₂O₆）SEM图；

图2 为实施例1所制得的磷酸铁锂-磷酸钒锂(LiFePO₄·Li₃V₂(PO₄)₃)复合正极材料XRD图；

图3 为实施例1所制得的磷酸铁锂-磷酸钒锂(LiFePO₄·Li₃V₂(PO₄)₃)复合正极材料在0.1C首次充放电曲线图；

图4 为实施例1所制得的磷酸铁锂-磷酸钒锂(LiFePO₄·Li₃V₂(PO₄)₃)复合正极材料在不同倍率下的放电曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例包括以下步骤：