[发明专利]制备γ－LiV2O5的方法

说明书

本发明涉及一种制备γ-LiV₂O₅的方法。

包括由电解质分开的正极和负极的电池是公知的，所述电解质包含溶于 溶剂中的锂盐。这些电池的运转是通过在电极之间的电解质中可逆循环锂离 子来进行的。正极通常由复合材料构成，该复合材料包括活性材料、粘结 剂、提供电子传导的材料以及任选的提供离子传导的化合物。提供电子传导 的化合物可以是碳黑，其在高电位时不催化电解质的氧化。

公知在经由电极通过在阳极和阴极之间的锂离子交换来运转的电池中使 用γ-Li_xV₂O₅化合物作为正极活性材料。J.Barker等人描述了制备γ-LiV₂O₅的方 法[Journal of the Electrochemical Society，150，(6)A684-A688(2003)]。所述方 法为：制备Li₂CO₃、V₂O₅和碳的混合物，压缩该混合物，以便由其形成球 粒，然后将球粒在600℃的炉中于氩气气氛下进行热处理60分钟。规定了在 525℃下需要10小时的时间，以便得到纯γ-LiV₂O₅。另外，US-6 716 372描述 了一种方法，其包括：混合Li₂CO₃、V₂O₅和碳，压缩混合物以便由其形成球 粒，使混合物以2℃/min的速率达到介于400-650℃的温度，在此温度保持一 定时间，然后以2℃/min的速率冷却。维持高温度的时间在600或650℃为1 小时左右，在500℃为8小时左右。

本发明的目的是提供简单且便宜的制备由纯γ-LiV₂O₅或γ-LiV₂O₅作为与 碳的紧密混合物组成的材料的方法。

根据本发明的方法是制备由碳和Li与V的前体形成的组合物，并将所述 组合物进行热处理。其特征在于：

-组合物通过使碳、α-V₂O₅和Li前体接触来制备，它们的量使得 [V₂O₅]/[Li]浓度的比为介于0.95和1.05之间，碳相对于化学计量比过量至少25 ％。

-热处理在两个阶段实施：在氮气或氩气气氛下或在真空下，第一阶段 在90-150℃之间的温度下1-12小时，第二阶段在420-500℃之间的温度下 的时间为10分钟至1小时。

第一阶段在强力搅拌下实施。在优选的实施方案中，其在玻珠研磨机内 实施。

热处理的第一阶段可以在空气中实施。此阶段的时间取决于温度。通过 将待处理的组合物形成薄层的形式，该时间可以减低到约1小时。

如果热处理的第二阶段的时间小于10分钟，或者如果热处理的第二阶段 的温度小于420℃，则所得到的材料不是纯γ-LiV₂O₅；它包括Li_1+αV₃O₈和/或 β-Li_xV₂O₅(0＜x＜0.7)。持续时间大于1小时导致微晶的尺寸增加，从而导致较 差的电池性能。

热处理的第一阶段可以在烘箱内进行，然后将组合物引入用于热处理第 二阶段的炉中。如果该炉包括至少两个处理区，一个在第一阶段的温度，另 一个在第二阶段的温度，则热处理的第一阶段也可在用于第二阶段的炉内进 行。

在第一实施方案中，Li前体是LiOH·H₂O或Li₂CO₃。将钒前体α-V₂O₅、锂 前体和碳引入一定量的水中，以便得到粘稠悬浮液，并保持强力搅拌1-2小 时的时间。前体的浓度可以变化，对于α-V₂O₅可以介于0.5mol/l和5mol/l之 间，对于锂前体Li₂CO₃可以介于0.25mol/l和2.5mol/l之间，对于锂前体 LiOH·H₂O可以介于0.5mol/l和5mol/l之间。