[发明专利]一种锂离子电池锂钒正极复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料的制备方法，尤其涉及一种锂离子电池锂钒正极复合材料、及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种新型的二次电池，具有比容量高、电压高、安全性好的特点，广泛应用于移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机、DVD、MP3等便携式电器的驱动电源。

正极材料是锂离子电池性能提高的关键因素，需要具有很好的电化学和热力学稳定性以及比较高的比容量。近年来，属于聚阴离子正极材料的Li₃V₂(PO₄)₃以其材料来源丰富、比容量高、循环性能及安全性能好等显著特点受到人们的广泛关注，是极具应用潜力的锂离子电池正极材料之一。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。因此，迫切需要提供一种兼顾高比容量，同时材料的循环性能、倍率放电性能较高的锂离子电池锂钒复合正极材料的其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池锂钒正极复合材料的制备方法，使用该方法制备的锂离子电池锂钒复合正极材料的锂离子电池具有高比容量、良好倍率性能、优异循环稳定性、使用寿命长等特点。

为了实现上述目的，本发明提供的一种锂离子电池锂钒正极复合材料的制备方法包括如下步骤：

步骤1，制备掺杂钆的锂钒磷混合物前驱体

按物质的摩尔比Li∶V∶P＝3∶2∶3称取四氟硼酸锂、五氧化二钒和磷酸氢二铵，将所称取的固体物料置于球磨机中，加入去离子水进行湿球磨，得到湿凝胶，其中固体物料与去离子水的比例为2g∶(3mL-5mL)；

称取三氧化钆，溶于氨水中，得到钆酸铵，除去多余的氨水，加入到上述湿凝胶中，充分搅拌，得到掺杂了钆的锂钒磷的前驱体；

步骤2，制备碳源混合物

将作为碳源的化合物和作为络合剂的化合物溶于去离子水中，得到碳源混合物，其中碳源化合物、络合剂和去离子水的质量比为：2-4∶1-3∶6-8； 

步骤3，制备干凝胶

将碳源混合物倒入上述前驱体中，先于70-90℃水浴中反应1-3h溶胶，再将水分蒸发得到干凝胶，其中碳源混合物和前驱体的碳锂摩尔比为1∶3； 

步骤4，干燥、烧结

将上述干凝胶干燥，研磨1-2h，先于氩气气氛中300-400℃预烧5-6h，再取出研磨1-2h，于800-850℃氩气气氛中烧结9-12h，最后自然降温至室温，取出进行研磨，得到掺杂钆的Li₃V₂(PO₄)₃/C正极复合材料，所述的复合材料中Li₃V₂(PO₄)₃/C颗粒粒径不大于200纳米。

其中，步骤2中碳源优选为葡萄糖。

其中，步骤2中络合剂优选为草酸。

其中，步骤1中，以钒的摩尔百分比为4-5%称取三氧化钆。

本发明第二个目的是提供一种上述任意方法制备的锂离子电池锂钒正极复合材料。

本发明制备的锂离子电池正极材料，由于碳包覆均匀，且掺杂了稀土金属钆，因此在具有高比容量的同时，具有良好的循环稳定性，用于锂离子电池时，比容量高，循环稳定性好，使用寿命长。

具体实施方式

实施例一

制备掺杂钆的锂钒磷混合物前驱体

按物质的摩尔比Li∶V∶P＝3∶2∶3称取四氟硼酸锂、五氧化二钒和磷酸氢二铵，将所称取的固体物料置于球磨机中，加入去离子水进行湿球磨，得到湿凝胶，其中固体物料与去离子水的比例为2g∶3mL。

以钒在前驱体中的摩尔百分比为4%称取三氧化钆，溶于氨水中，得到钆酸铵，于60℃水浴中加热除去多余的氨水，加入到上述湿凝胶中，充分搅拌，得到掺杂了钆的锂钒磷的前驱体。

制备碳源混合物

将作为碳源的葡糖糖和作为络合剂的草酸溶于去离子水中，得到碳源混合物，其中葡萄糖、草酸和去离子水的质量比为2∶1∶6。 

制备干凝胶