[发明专利]一种六方片状NH4V3O8 微晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料粉体的制备方法，具体涉及一种六方片状NH₄V₃O₈微晶的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、放电性能稳定、安全性好、无污染和工作温度范围宽等优点，具有广阔的应用前景。因此，近年来得到了广泛的研究和迅速的发展。目前正极材料的容量远远小于负极材料，作为锂离子电池的关键材料，正极材料的研究进展相对负极材料更为缓慢，这也制约了锂离子电池往高性能方向发展。因此，改进现有正极材料和开发新型正极材料对高性能锂离子电池的研发显得至关重要。

钒为过渡元素中的多价金属元素（+2至+5价），有着很活跃的化学行为。钒有三种稳定的氧化态（V³⁺、V⁴⁺、V⁵⁺），其氧化物中氧原子成密堆积分布。钒既可以与氧形成多种氧化物，亦可同其他阳离子与氧原子一同形成复合氧化物，他们一般都具有嵌锂能力，可以作为锂离子电池正极材料。NH₄V₃O₈具有与LiV₃O₈锂离子电池正极材料相同的层状结构，都属于单斜晶系的P2₁/m空间群，在NH₄V₃O₈结构中，V₃O₈^-层沿着c轴紧密连接起来，NH₄⁺则处于其层间。如同LiV₃O₈中的Li⁺一样，NH₄V₃O₈中的NH₄⁺可以稳定其结构，并具有一定的嵌锂能力，可以作为锂离子电池正极材料。

目前制备NH₄V₃O₈的方法主要有沉淀法和水热法。Mai等采用水热法以NH₄VO₃为原料合成了单斜结构的单晶NH₄V₃O₈纳米带，宽和高分别为80~180nm和50~100nm，长度为几十微米[Mai Liqiang,Lao Changshi,Hu Bo,etal.Synthesis and electrical transport of single-crystal NH₄V₃O₈ nanobelts[J].JPhys Chem B,2006,110(37):18138-18141]。Heai-Ku Park等采用沉淀法制备了宽约60nm的NH₄V₃O₈纳米棒，在10mA/g的电流密度和1.8~4.0V的电压范围内，其初始放电容量可以达到210mAh/g[Heai-Ku Park,Guntae Kim.Ammonium hexavanadate nanorods prepared by homogeneous precipitation usingurea as cathodes for lithium batteries[J].Solid State Ionics,2010,181:311-314]。H.Y.Wang等采用水热法制备了厚度约为150nm的片状NH₄V₃O₈·0.2H₂O，在15mAh/g的电流密度和1.8~4.0V的电压范围内，其初始放电容量达到225.9mAh/g，经过30次循环可以保持初始容量的92.7%[H.Y.Wang,K.L.Huang,S.Q.Liu,et al.Electrochemical property of NH₄V₃O₈·0.2H₂O flakesprepared by surfactant assisted hydrothermal method[J].Journal of Power Sources,2011,196:788-792]。