[发明专利]十骨钒酸二锂四钠及其制备方法和应用

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种新型化合物十骨钒酸二锂四钠(Li₂Na₄V₁₀O₂₈)及其制备方法和应用，尤其是作为锂离子电池正极活性材料的应用。

二、背景技术

锂离子电池自1990年实现商品化生产以来，由于能量密度高、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应等优点，在移动通讯，数码摄像，手提电脑等电子产品以及电动自行车、电动汽车中得到了广泛应用。

锂离子电池自1990年实现商品化生产以来，由于能量密度高、重量轻、体积小、循环寿命长、无记忆效应等优点，在移动通讯，数码摄像，手提电脑等电子产品中以及电动自行车、电动汽车中得到了广泛应用。目前，锂离子电池驱动的电动自行车和电动汽车已经开始上市。与普通汽车相比，耗油量、污染物排放少的电动汽车，在今后10年乃至20年或更长的时间内成为电动汽车中的畅销品种而流行。目前，锂离子电池驱动的电动自行车已经开始上市，用锂离子电池驱动的电动汽车也有样品面世。与普通汽车相比，耗油量、污染物排放少的电动汽车，在今后10年乃至20年或更长的时间内成为电动汽车中的畅销品种而流行。电子信息时代和电动交通工具对移动电源的需求快速增长，2007年中国锂离子电池产量达到13.5亿只，较2006年增长28.36％。目前，我国已成为世界最重要的锂离子电池生产大国。商用锂离子电池主要由碳素材料作为负极材料和过渡金属氧化物作为正极构成，其中正极材料的性能和价格在锂离子电池中占有很大的比例。目前商用锂离子电池的正极材料主要是LiCoO₂，占有90％的市场份额，其次是LiMn₂O₄和LiNiO₂及LiFePO₄。

随着锂离子电池产量的迅速增长和应用的广泛，对电池的要求也越来越高，不但要求电池体积小、能量高、重量轻、使用寿命长，同时具备安全性、可靠性，对生态环境无污染的要求，从而使具有高能量密度的绿色电池得到了空前发展。目前商用的锂离子电池活性材料钴酸锂已远远不能满足大功率应用的需求；加之，钴酸锂的资源和污染问题，更是限制了钴酸锂电池的使用范围，特别是目前钴酸锂国内外市场价格提升很快，增加了近三分之一。LiCoO₂有一定的毒性，且钴是稀有金属，市场价格昂贵，目前我国一半左右的钴都要靠进口；LiMn₂O₄存在容量低，且容量在较高温度下易衰减，可逆性不好的缺点；LiNiO₂制备条件苛刻，不易大规模生产，因而需要开发替代产品；LiFePO₄应用的最大障碍是极低的电子导电率，使该材料的使用安全性很低。因此，电池研究者从电化学性能、生态环境、成本和资源等方面在不断寻找新的高容量、低成本、更环保、使用安全的锂离子电池正极材料。由于高容量锂离子电池所具有极好的经济效益，既可以减少环境污染，又可以创造财富，同时兼有经济效益和社会效益。

三、发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新型化合物。

本发明所提供的新型化合物的化学名称为十骨钒酸二锂四钠，化学式为Li₂Na₄V₁₀O₂₈。Li₂Na₄V₁₀O₂₈为深褐色粉末晶体，在常温下化学性能稳定，不溶解于EC/DEC有机溶剂。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种无污染，低耗能、设备耐温要求低的十骨钒酸二锂四钠的制备方法。

为解决第二个技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种十骨钒酸二锂四钠的制备方法，是将原材料按一定的比例在低温溶剂中溶解并发生化学反应，生成结构较完美的前驱体晶体(也可以获得单晶)，将前驱体晶体低温处理即获得所述十骨钒酸二锂四钠，所述的制备方法具体包括如下步骤：