[发明专利]一种锂电池纳米电极材料LiNaV

说明书

本发明公开一种锂电池纳米电极材料LiNaV₂O₆及其制备方法，该制备方法包含以下步骤：按分子式中元素摩尔比，将锂源、钠源、钒源加入丙烯酸的水溶液中，并加入酸调节pH值形成稳定水溶液，经过热聚合形成凝胶干粉，将所得干粉进行研磨以及热处理即可得到纳米粉体材料LiNaV₂O₆。本发明采用湿化学法实现不同原料的充分混合，通过丙烯酸络合反应稳定V元素，利用丙烯酸热聚合形成干凝胶抑制热处理过程中颗粒生长，简单有效地制备纳米材料；将离子半径较大的Na⁺引入层状结构中，实现LiNaV₂O₆材料锂离子传输速率和结构稳定性的提升；该材料作为锂电池正极材料时，克容量高，循环性能和倍率性能较好；同时具备制备工艺简单、制备周期短、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及锂电池材料领域，具体是一种锂电池纳米电极材料LiNaV₂O₆及其制备方法。

背景技术

随着能源需求的不断增长，探索具备优良性能的新能源储能装置和储能材料已成为当今科技发展的热点之一。其中，锂电池因其具有较高的能量密度、较长的循环寿命、无记忆效应、安全性较高以及环保性好等优势，获得了广泛关注和快速发展。在锂电池的众多关键构成中，正极材料是影响电池能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能的重要因素，是锂电池最关键的组成部分。其中，具备层状结构的正极材料因其良好的结构稳定性和较高的锂离子传输速率而成为常用的正极材料，例如广泛使用的层状钴酸锂和三元材料。但在此类材料中，普遍存在克容量偏低导致能量密度不高、资源稀缺导致成本高昂等缺点。

与目前常用的层状正极材料相比，层状结构钒系正极材料例如V₂O₅、LiVO₃和LiV₃O₈还具备钒资源丰富、合成工艺简单、成本低、克容量高、能量密度高等优点，是较为理想的锂电池正极材料。但在充放电过程中随着锂离子嵌入量的增加，此类材料的层状结构会产生无序化和不可逆相变，造成材料克容量的降低和循环性能衰减，限制了此类材料的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池纳米电极材料LiNaV₂O₆及其制备方法, 该材料的结构稳定性与锂离子电导率较高，制备工艺简单、制备周期短、效率高。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种锂电池纳米电极材料LiNaV₂O₆的制备方法，包括以下步骤：

(1)按LiNaV₂O₆分子式中元素摩尔比，将锂源、钠源、钒源加入丙烯酸的水溶液中，并加入酸调节pH值形成稳定水溶液；

(2)将步骤(1)中得到的水溶液升温至T1并保温，使水溶液形成凝胶并干燥成蓬松干粉；

(3)将步骤(2)中得到的干粉研磨处理，升温至温度T2进行热处理反应得到纳米粉体材料LiNaV₂O₆。

优选的，所述步骤(1)中的锂源选自醋酸锂、硝酸锂、氢氧化锂中的一种或多种。

优选的，所述步骤(1)中的钠源选自醋酸钠、硝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、偏钒酸钠、钒酸钠中的一种或多种。

优选的，所述步骤(1)中的钒源选自偏钒酸铵、五氧化二钒、偏钒酸钠、钒酸钠中的一种或多种。

优选的，所述步骤(1)中的pH值调节用酸选自硝酸、盐酸、草酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或多种。