[发明专利]一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，属于正极材料的一种，具体涉及一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法。所述磷酸钒铁锂正极材料的组成为Li_xFe_yV_zPO₄/C，其中1.0x≤1.1，0y1，0z1；磷酸钒铁锂正极材料的制备方法如下：将初始原料锂源、铁源、钒源和磷源按摩尔比Li：Fe：V：P＝x:y:z:1称量，再加入在生成产物理论质量中占比2‑15wt％的碳源，再加入质量为初始原料1‑20倍的液相介质进行溶解，将配好的液相浆料搅拌均匀；将按比例配好的浆料使用喷雾干燥机干燥；S3、将收集器中的干燥粉末材料收集后置于连续式烧结炉中烧结，冷却后进行研磨粉碎，形成最终正极材料产品。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，属于正极材料的一种，具体涉及一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法。

背景技术

随着人类社会的不断发展，环境问题日益突出。近年来国内雾霾天气持续加重，这更导致了人们对环境改善的迫切要求。伴随着国家新能源战略的兴起，锂离子电池作为一种清洁能源，因其体积小、能量密度高、安全环保备受关注。作为其主要的组成部分的正极材料也取得了长足的发展。人类社会现在所面临两个主要的新能源问题：一是原始能源材料的研究和新型能源的开发，二是对二次能源的储存和使用，特别是轻便可移动的储存设备。

锂离子电池作为一种新能源已经得到了研究领域的广泛关注。作为继镉镍、镍氢电池之后新一代二次电池，正极材料对于提高锂离子电池的工作电压、比能量、循环寿命等重要性能至关重要。磷酸铁锂作为最常见的橄榄石结构的正极材料，自1997年被Goodenough提出以后就备受关注。作为一种极具潜力的Pnma空间群的材料，由于其内部结构的状态，P和O元素之间强烈的共价键使磷酸铁锂材料具有极高的稳定性，并且从这种稳定的结构中脱出O原子十分困难，就此保证了磷酸铁锂材料的热稳定性。因上述优点致使磷酸铁锂是目前安全系数最高的正极材料。但磷酸铁锂作为正极材料同样有缺点，纯的磷酸铁锂很难完全释放其理论比容量。其结构决定了电子电导率只有10^-9S/cm、离子电导率也仅为10^-14-10^-16cm²/s，导致了其实际电化学性能非常差，倍率性能最为明显。磷酸钒锂作为具有NASCION三维框架结构正极材料，也被应用到锂离子电池中。其所有的阳离子都通过很强的共价键P⁵⁺构成稳定的(PO₄)^3-聚阴离子基团，因此晶格中的氧原子不易丢失，具有稳定的热力学性质。此外，由于磷酸钒锂中PO₄四面体和VO₆八面体通过共用顶点氧原子而形成三维骨架结构，结构的优势有利Li⁺脱出和嵌入，因此磷酸钒锂具有优异的导电性能和高倍率性能。但是磷酸钒锂实现了三个锂的可逆脱嵌，需要充电至4.8V，会加剧电解液的分解，导致容量衰减严重。同时，钒的价格较高，如果大规模的作为动力电池正极材料，势必会造成电池成本大幅上升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，公开了一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法。

本专利为解决现有技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种磷酸钒铁锂正极材料的制备方法；所述磷酸钒铁锂正极材料的组成为Li_xFe_yV_zPO₄/C，其中1.0x≤1.1，0y1，0z1；磷酸钒铁锂正极材料的制备方法如下：

S1、将初始原料锂源、铁源、钒源和磷源按摩尔比Li：Fe：V：P＝x:y:z:1称量，再加入在生成产物理论质量中占比2-15wt％的碳源，再加入质量为初始原料1-20倍的液相介质进行溶解，将配好的液相浆料载转速200-1000r/min下搅拌0.5h-5h；

S2、将按比例配好的浆料使用喷雾干燥机干燥；