[发明专利]一种碳包覆LiVPO4

说明书

本发明公开一种碳包覆LiVPO₄F正极材料的制备方法。在去离子水中加入草酸、枸橼酸或抗坏血酸形成透明的溶液，然后在20‑90℃的温度下依次以摩尔比1:1:1:1加入钒源、锂源、磷源和氟源在溶液中混合均匀，反应1‑12h形成胶状溶液，在70‑140℃的温度下烘干6‑48h得到固体产物，将烘干的固体产物在惰性气氛中300‑500℃下热处理1‑12h得到中间产物；然后将中间产物混合以中间产物质量的5％‑100％的含氟聚合物(PTFE、PVDF或PCTFE)球磨1‑24h，之后在惰性气氛中500‑800℃下烧结1‑12h得到纯相的LiVPO₄F/C正极材料。本发明制备的碳包覆LiVPO₄F材料具有高的晶相纯度，含氟聚合物的引入不仅作为额外的氟源有效提高材料的晶相纯度，而且作为碳源包覆在LiVPO₄F表面，提高材料的电子传导性，从而获得优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种碳包覆LiVPO₄F正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池已经作为便携式电子设备、通讯工具以及电动汽车的主要动力来源得到广泛应用。在锂离子电池中，正极材料对于其性能发挥具有十分重要的作用。氟磷酸钒锂(LiVPO₄F)作为一种新型的聚阴离子正极材料，由于具有较高的理论比容量(156 mAh g^-1)、较高的电压平台(～4.2V)、优异的热稳定性等特点而具有很好的发展潜力；J.Barker带领的团队在2003年首次通过固相法合成了LiVPO₄F，证明其具有很好的电化学性能。但是纯相LiVPO₄F的合成条件较苛刻，在合成过程中通常需要经过一个快速冷却的过程，这对于工业应用来说是一大阻碍；而且在LiVPO₄F的合成过程中，还会伴随生成Li₃V₂(PO₄)₃，影响材料的纯度，进而影响其电化学性能的发挥。而在以往研究中认为LiVPO₄F在高温下会分解生成Li₃V₂(PO₄)₃和VF₃气体，这是LiVPO₄F中存在 Li₃V₂(PO₄)₃杂相的主要原因。因此，开发一种纯相LiVPO₄F的制备方法，对于LiVPO₄F 进行工业化生产应用具有重要意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是针对上述合成纯相LiVPO₄F较为困难的问题而提供一种含氟聚合物辅助合成纯相LiVPO₄F/C的方法，制备得到的LiVPO₄F具有很高的相纯度并且作为锂离子电池正极材料时具有优异的电化学性能。

本发明提供的一种含氟聚合物辅助制备纯相锂离子电池正极材料LiVPO₄F/C的方法具体包括以下步骤：

(1)在去离子水中加入有机还原剂草酸、枸橼酸或抗坏血酸中的一种或二种以上形成透明的溶液；

(2)在20-90℃的温度下按Li、V、P、F元素的摩尔比1:1:1:1加入Li源、V源、P 源和F源在步骤(1)的溶液中混合均匀，反应1-12h形成胶状溶液。然后在70-140℃的温度下烘干6-48h得到固体产物；

(3)将步骤(2)中烘干的固体产物在惰性气氛中300-500℃下(优选380-450℃，更优选420℃)预烧结1-12h得到中间产物；

(4)将步骤(3)制备的中间产物与含氟聚合物混合球磨1-24h(优选12h)，之后在惰性气氛中500-800℃(优选600-750℃，更优选700℃)下烧结1-12h(优选5h)得到纯相的LiVPO₄F/C正极材料。