[发明专利]磷酸钒锂-碳复合正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备

说明书

本申请提供一种磷酸钒锂‑碳复合正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备，涉及锂离子电池领域。磷酸钒锂‑碳复合正极材料的制备方法，包括：将包括锂源、钒源、磷源、螯合剂、碳源和水在内的原料混合，加热搅拌得到第一固液混合物；将所述固液混合物进行磨制得到第二固液混合物，然后将所述第二固液混合物干燥得到前驱体；将所述前驱体在还原性气氛中煅烧得到所述磷酸钒锂‑碳复合正极材料。磷酸钒锂‑碳复合正极材料，使用磷酸钒锂‑碳复合正极材料的制备方法制得。锂离子电池，包括磷酸钒锂‑碳复合正极材料。涉电设备，包括所述的锂离子电池。本申请提供的磷酸钒锂‑碳复合正极材料的制备方法，工艺简单、易于转化为工业化生产。

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种磷酸钒锂-碳复合正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备。

背景技术

磷酸钒锂(Li₃V₂(PO₄)₃)材料不仅具有与磷酸铁锂相似的安全性和循环稳定性，并且有着更高的电子导电性、理论充放电容量及充放电电压平台，因此其作为锂离子动力电池的正极材料，尤其在低温应用上具有更好应用前景。

目前合成磷酸钒锂正极材料最常见的方法有固相合成法、水热合成法、微波合成法、溶胶-凝胶法等。其中固相合成法不仅需要耗费大量的反应时间和非常高的温度，而且所制得的产物颗粒大且不均匀。常规溶胶-凝胶法、水热合成法等对设备和原料有着严格的要求，且合成时间长以及反应条件苛刻，很难实现大批量大规模生产。不仅如此，现今市场上的磷酸钒锂正极材料在电化学性能上存在较大的应用缺陷，比如电压适用范围窄(3-4.3V)、循环性能差(1000圈，80％)、实际容量发挥差(130mA小时/g左右)，因而急需要一种制备工艺路线，同时兼顾合成制备工艺的优化和电化学性能提高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种磷酸钒锂-碳复合正极材料及其制备方法、锂离子电池和涉电设备，以解决上述问题。

为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：

一种磷酸钒锂-碳复合正极材料的制备方法，包括：

将包括锂源、钒源、磷源、螯合剂、碳源和水在内的原料混合，加热搅拌得到第一固液混合物；

将所述第一固液混合物进行磨制得到第二固液混合物，然后将所述第二固液混合物干燥得到前驱体；

将所述前驱体在还原性气氛中煅烧得到所述磷酸钒锂-碳复合正极材料。

优选地，所述锂源包括磷酸二氢锂、碳酸锂、磷酸锂、氢氧化锂和醋酸锂中的一种或多种；

优选地，所述钒源包括五氧化二钒和/或偏钒酸铵；

优选地，所述磷源包括磷酸二氢锂、磷酸锂、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸铵中的一种或多种；

优选地，所述螯合剂包括草酸和/或柠檬酸；

优选地，所述碳源包括乙炔黑、超导炭黑、柠檬酸、石墨烯和可溶糖类中的一种或多种；

优选地，所述锂源、钒源、磷源、螯合剂、碳源的摩尔比为1:(2-4):(1-2):(2-4)。

优选地，所述加热搅拌的温度为50-80℃，时间为0.5-1h；

优选地，所述磨制使用球磨或砂磨；

优选地，所述磨制之前调整所述第一固液混合物的pH；

优选地，所述磨制之前调整所述第一固液混合物的pH至3-4或10-11；

优选地，所述球磨的转速为200-500rpm，球料比为(1-10)：1，时间为0.5-2h。

优选地，所述干燥使用喷雾干燥，温度为100-150℃；