[发明专利]一种提高锂电正极材料磷酸钒锂材料振实密度的方法

说明书

本发明公开了一种提高锂电正极材料磷酸钒锂材料振实密度的方法，通过预处理钒源，采用固相烧结制备出具有较高振实密度且电化学性能良好的磷酸钒锂颗粒。具体步骤包括：取适量多钒酸铵粉末，放置在马弗炉中首先热处理焙烧；取出预烧料，手动研磨成粉末，粉末过筛网，取筛下细料；将该细料与碳酸锂、磷酸二氢铵、蔗糖相混合；混合均匀后，再将上述混合物放入到真空管式炉中，在氩气气氛下，300‑400℃，焙烧3‑5h，再升高温度至800‑850℃，焙烧8‑12h，焙烧完成后，随炉冷却到室温，即得到能量密度明显提升的磷酸钒锂材料。该制备工艺简单，条件控制方便，生产成本低，适合于工业化应用。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种提高锂电正极材料磷酸钒锂材料振实密度的方法。

背景技术

锂离子二次电池具有较高的工作电压、较高的能量密度和功率密度，因此在消费电子类产品的电池领域中占据主导地位。不过，为了解决能源和环境问题而受到高度重视的电动车电池和储能电池对目前的锂离子电池提出了更高的要求，这也是对制约锂离子电池性能和成本的正负极材料提出了更高的要求。磷酸钒锂具有理论比容量高(3.0～4.3V，理论容量133mAh/g；3.0～4.8V理论容量高达197mAh/g)，循环性能好，工作电压高和突出的低温性能，是极具潜力的新一代锂离子电池正极材料。目前的磷酸钒锂正极材料存在一个明显的缺点，是振实密度较低；磷酸钒锂的振实密度一般在1.0g/cm³左右，而经过碳包覆处理的磷酸钒锂，其振实密度就更低，一般在0.8g/cm³上下；这严重制约了磷酸钒锂的进一步发展。目前制备Li₃V₂(PO₄)₃方法很多，不同制备方法对Li₃V₂(PO₄)₃的振实密度影响很大。不规则的粉末颗粒不能紧密堆积，如果合成的Li₃V₂(PO₄)₃粉末颗粒为不规则形貌，会造成产物的振实密度很低。因此，制备粉末颗粒均匀且相对规则的产物是提高振实密度的重要方法。如公开号为CN100411978C的专利文献《高振实密度锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法》，该发明公开的制备方法是：用混合的氟化锂和硝酸锂作为锂源，和钒盐、磷酸盐按化学计量比均匀混合，球磨7-24h后在还原性气氛中200-500℃预处理2-12h，再次球磨后，在相同气氛中，在500-900℃下再次处理2-12h得到产物磷酸钒锂。该专利使用的氟化锂铵是高毒化学品，遇酸分解，放出腐蚀性的氟化氢气体；遇热分解出高毒烟气，实施难度较大。而且，其需要两次间断式焙烧，中间接续球磨处理过程，造成了生产时间较长、生产工艺较为复杂；进一步将制备过程困难化，不利于大规模生产。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明通过对钒源进行预处理，再将其与碳酸锂、磷酸二氢铵、蔗糖混合后焙烧，从而得到振实密度较高的磷酸钒锂材料，能量密度明显提升；也避免了使用氟化锂铵这种高毒化学品所产生的危害。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种提高锂电正极材料磷酸钒锂材料振实密度的方法，包括如下步骤：

①取适量多钒酸铵粉末，预先高温热处理，获得预烧料。所述高温热处理方式优选为焙烧。高温热处理能够使多钒酸铵粉末熔融，从而增加制备磷酸钒锂正极材料的振实密度。

②将步骤①获得的所述预烧料，手动研磨成粉末，所述粉末过筛，获得筛下细料。

③将步骤②获得的所述筛下细料与碳酸锂、磷酸二氢铵、蔗糖混合。

④将步骤③混合均匀的所述混合物，放入到真空管式炉中，在氩气气氛下，300-400℃，焙烧3-5h；再升高温度至800-850℃，焙烧8-12h，焙烧完成后，随炉冷却到室温，即得到磷酸钒锂材料。

上述技术方案中，进一步的，步骤①中所述焙烧条件为空气气氛，750-900℃，焙烧时间8-12h；所述焙烧设备优选为马弗炉。