[发明专利]微纳结构Li3V2(PO4)3/C化合物、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物的制备方法、制得的化合物及应用，特别是涉及一种具有微纳结构的Li₃V₂(PO₄)₃/C化合物的制备方法、制得的微纳结构Li₃V₂(PO₄)₃/C化合物及其作为锂离子电池正极材料的应用。

背景技术

锂离子二次电池以其循环寿命长、放电电压平稳、比容量大以及无记忆效应等诸多优点而被广泛的应用在移动电话、笔记本电脑和便携电子器件等诸多领域。近几年来随着混合动力电动汽车和二次电池电动汽车的发展，对可充电电池的容量和质量提出了更高的要求。

目前，锂离子电池正极材料主要集中在钴系、镍系和锰系。在我国，由于钒资源丰富、价廉，而且无毒，这促使电池界开展对多种含钒化合物的研究。而其中比较受关注的就是单斜结构的Li₃V₂(PO₄)₃。在各种磷酸盐中，磷酸钒锂是一种很有发展前景的新型锂离子电池正极材料。尤其是单斜型的LVP具有平均电压高达4.0V，理论容量高达197mAh·g^-1等优点，因而得到广泛研究。

然而，众所周知的是，磷酸盐的低电导率极大地影响了其电化学性能，尤其是循环稳定性和倍率充放电性能。人们提出了很多方法对其进行改善，包括金属掺杂，缩小材料粒径，以及碳掺杂，碳包覆。碳具有优良的导电性能和较低的质量密度，加入少量的碳对材料进行包覆，碳与LVP紧密接触，增强了晶粒之间的离子和电子传导能力。可以改善材料的导电性能，但同样也会导致材料的一次成晶粒度为纳米级，纳米级着实有助于材料克容量的发挥，不过也给电池生产及后续过程带来了很大的问题，主要是涂布工艺操作困难。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述问题，提供了一种微纳结构Li₃V₂(PO₄)₃/C化合物的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述方法制备得到的微纳结构Li₃V₂(PO₄)₃/C化合物化合物。

本发明的再一目的在于提供上述微纳结构Li₃V₂(PO₄)₃/C化合物作为锂离子电池正极材料的应用。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种微纳结构Li₃V₂(PO₄)₃/C化合物的制备方法，所述方法包括：将Li源、V源、磷酸盐、有机物以及具有熔盐作用的化合物充分混合均匀，在惰性气氛保护下于550℃～850℃的温度条件下焙烧，所述具有熔盐作用的化合物是指在550℃～850℃条件下能变成熔融态的化合物。

优选的，所述有机物的添加量为除有机物外其它原料质量的8％～35％，所述具有熔盐作用的化合物的用量占理论生成Li₃V₂(PO₄)₃重量的0.1％～5％。

所述具有熔盐作用的化合物包括Li₂CO₃、LiF、TiO₂、SnO中的至少一种。

所述有机物包括聚乙烯、糊精、蔗糖、葡萄糖、淀粉以及酚醛树脂中的至少一种。

所述Li源、V源及磷酸盐的用量比为：Li元素∶V元素∶磷酸根＝1.5～1.6∶1∶1.5，所述为摩尔比。

在本发明具体的实施方式中，所述Li源为Li₂CO₃、LiOH、LiO、醋酸锂中的至少一种；所述V源为V氧化物；所述磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸铵中的至少一种。

所述惰性气氛是指氮气或氩气气氛，所述焙烧时间为1～24小时。

本发明还公开了根据上述方法制备得到的Li₃V₂(PO₄)₃/C化合物以及该Li₃V₂(PO₄)₃/C化合物作为锂离子电池正极材料的应用。