[发明专利]锂离子电池的钒酸锂负极材料及其制备方法

权利要求书

1.碳包覆的锂离子电池钒酸锂Li₃VO₄负极材料的制备方法，其特征在于包括如下的步骤：

（1）混合前驱体：将含锂化合物和含钒化合物，按照化学计量数比经过充分研磨，使之混合均匀成所述前驱体；其中，按照化学计量数计算，锂和钒元素的摩尔比为3:1；所述含锂化合物为锂盐或锂的碱性化合物，所述含钒化合物为钒盐或钒的氧化物；

（2）预处理：将步骤（1）混合均匀的前驱体在还原性气氛或惰性气氛下在温度为250~500℃条件下热处理2~10h，自然冷却后经过充分研磨，得到粉末状中间产物；

（3）烧结反应：将步骤（2）处理的粉末状中间产物在还原性气氛或惰性气氛中，在温度为600~1100℃条件下烧结4~72h，得到锂离子电池钒酸锂负极材料；

上述步骤（1）~（3）中，步骤（1）中在前驱体混合时加入含碳材料，步骤（2）中将步骤（1）得到的混合均匀的前驱体在还原性气氛下或惰性气氛中在温度为250~500℃条件下热处理2~10h，自然冷却后研磨，得到粉末状中间产物；同样在步骤（3）中将步骤（2）得到的粉末材料在还原性气氛下或惰性气氛中在温度为600~1100℃条件下烧结4~72h，得到碳包覆的锂离子电池钒酸锂Li₃VO₄负极材料；

或上述步骤（1）~（3）中，步骤（2）之后步骤（3）之前所述粉末状中间产物中加入含碳材料，所述烧结反应在还原性气氛下或在惰性气氛下在温度为600~1100℃条件下烧结4~72h，得到碳包覆的锂离子电池钒酸锂Li₃VO₄负极材料；

或上述步骤（1）~（3）中步骤（3）所述烧结反应后加入含碳材料，并再次在还原性气氛下或在惰性气氛下在温度为200~1100℃条件下烧结4~72h，得到碳包覆的锂离子电池钒酸锂Li₃VO₄负极材料；

所述碳包覆钒酸锂负极材料与金属锂片组成试验电池，以0.2C倍率充放电，充电电压为0.1-2.5V时，首次和第二次放电比容量分别达650mAh/g和500mAh/g 。

2.据权利要求1所述的碳包覆的锂离子电池的钒酸锂负极材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的含锂化合物包括碳酸锂（Li₂CO₃）、醋酸锂（CH₃COOLi）、氢氧化锂（LiOH）、硝酸锂（LiNO₃）或氟化锂（LiF）；所述的含钒化合物包括V₂O₅、VO₂、V₂O₃或NH₄VO₃。

3.据权利要求1所述的碳包覆的锂离子电池的钒酸锂负极材料的制备方法，其特征在于步骤（2）、（3）中所述的还原性气氛包括Ar/H₂混合气、N₂/H₂混合气、氢气或氨气；所述的惰性气氛包括Ar、N₂、CO₂或He气体。

4.据权利要求1所述的碳包覆的锂离子电池的钒酸锂负极材料的制备方法，其特征在于所述的含碳材料是碳水化合物、柠檬酸、乙炔黑或石墨，含碳材料的加入量满足占烧结前前驱体总质量的0.01 wt%-25wt%。

5.根据权利要求1所述的碳包覆的锂离子电池的钒酸锂负极材料的制备方法，其特征在于所述的含碳材料是碳水化合物、柠檬酸、乙炔黑或石墨，含碳材料的加入量满足占步骤（3）所得产物即锂离子电池钒酸锂负极材料总质量的0.01 wt%-25wt%。

6.据权利要求4所述的碳包覆的锂离子电池的钒酸锂负极材料的制备方法，其特征在于所述的碳水化合物为葡萄糖、蔗糖、纤维素或淀粉。

7.据权利要求5所述的碳包覆的锂离子电池的钒酸锂负极材料的制备方法，其特征在于所述的碳水化合物为葡萄糖、蔗糖、纤维素或淀粉。

8.由权利要求1~7任一项所述的制备方法制得的碳包覆的锂离子电池的钒酸锂负极材料；所述碳包覆钒酸锂负极材料与金属锂片组成试验电池，以0.2C倍率充放电，充电电压为0.1-2.5V时，首次和第二次放电比容量分别达650mAh/g和500mAh/g。