[发明专利]一种锂离子电池正极Li3V2(PO4)3/C复合材料及其制备方法无效

专利信息
申请号: 201110356656.3 申请日: 2011-11-11
公开(公告)号: CN102386412A 公开(公告)日: 2012-03-21
发明(设计)人: 梁叔全;潘安强 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: H01M4/58 分类号: H01M4/58
代理公司: 长沙市融智专利事务所 43114 代理人: 袁靖
地址: 410083 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 锂离子电池 正极 li sub po 复合材料 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种锂离子电池正极Li3V2(PO4)3/C复合材料及其制备方法。

背景技术

可充电锂离子电池因为其能量密度高,循环寿命长,被广泛应用在各种便携式的电子产品中,如笔记本电脑,手机等。目前正在被应用于电动汽车和储能设备中。锂离子电池的性能很大程度取决于电池的材料性能,如正极材料、负极材料等。锂钴氧化物已经成功商业化生产,但是成本较高,钴资源短缺,且有较大的毒性。开发新的锂电池正极材料变得很有必要。我国钒资源丰富,占世界钒储量的五分之一。合成电化学性能良好的Li3V2(PO4)3正极材料具有重要的社会和经济效益。

最近,锂过渡金属磷酸盐,如LiFePO4,LiMnPO4和Li3V2(PO4)3等由于他们优异的电化学和热稳定性,作为锂离子电池的正极材料引起了研究者们极大的兴趣。Li3V2(PO4)3三维结构由轻微扭曲的VO6八面体和PO4四面体,以及位于大空隙位置的Li组成。由于PO4单元创造了大的空隙,允许离子三维的快速扩散,该结构具有很好的离子导通能力。在3.0到4.8V(参比于Li/Li+)电压范围内充电,3个可逆的锂离子可以完全的脱出,理论容量可以达到197mAh g-1,该值在锂过渡金属磷酸盐中是最高的。但是Li3V2(PO4)3材料本身的导电能力较差,严重的影响了它的倍率性能。金属掺杂,炭包覆等被用来提高材料的综合性能。这些方法合成的材料都显示了更高的比容量和更好的循环稳定性。但是,这些材料的性能离实际应用还有一定的距离。根据Fick’s定律,扩散时间与扩散路程的平方成正比。减少颗粒的尺寸来缩短锂离子扩散和电子传输的距离可以提高材料的倍率性能。因此,采用一种更简便,而且可以大规模生产的方法合成纳米尺寸的Li3V2(PO4)3颗粒与炭的复合材料具有重要研究价值和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池正极Li3V2(PO4)3/C复合材料及其制备方法。

一种锂离子电池正极Li3V2(PO4)3/C复合材料的制备方法:按照化学计量比,采用草酸钒,锂源,磷源为原料,在水溶液中充分搅拌;然后加入占复合材料重量5%-40%的Ketjen Black多孔炭材料,加热(温度不超过900℃),充分搅拌得到粘稠混合物;该混合物经干燥,研磨之后(研磨直到看不到明显的块状颗粒),焙烧,冷却后取出,再研磨得到锂离子电池正极Li3V2(PO4)3/C复合材料,所述的复合材料中Li3V2(PO4)3颗粒不大于300纳米。

所述的锂源包括氢氧化锂,醋酸锂,碳酸锂,氟化锂,硝酸锂、碘化锂、溴化锂、四氟硼酸锂、草酸锂中的一种或几种的混合。

所述的磷源包括磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、五氧化二磷中的一种或几种的混合。

所述的混合物在保护性气氛中焙烧,保护性气氛是氮气或氩气,或是氢气和氩气的混合气体。

所述的研磨均是在搅拌式球磨机、循环式搅拌球磨机、砂磨机、行星式球磨机、高能机械球磨机或研钵上进行。

上述方法中采用草酸钒,锂源,磷源为原料,其中,Li/V/P的摩尔比为3∶2∶3。

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