[发明专利]一种核壳结构LixV2O5/LiV3O8嵌锂材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高能电池材料技术领域，具体涉及一种高性能具有核壳结构的复合钒酸锂正极材料及其制备方法。

背景技术

钒氧化合物由于具有成本相对低廉，合成方法简单，比容量高等特点成为了近年来研究的热点。我国钒资源丰富，但是钒矿的开发主要集中在初级产品，钒资源的综合利用程度不高，制约了钒产业的发展。因此开发高容量的钒系化合物作为新型锂离子电池嵌锂材料，对优化我国钒资源利用和促进经济发展都具有重要意义。在钒系嵌锂材料中，研究最多是LiV₃O₈。该材料具有单斜结构，属于P2₁/m点群。LiV₃O₈单元是两层V₃O₈^－中夹有锂离子的夹心饼结构。特殊的结构使得该材料在锂离子脱嵌过程中具有较好的结构稳定性。

研究发现，LiV₃O₈的放电容量和循环寿命与材料的合成方法及后续的热处理过程密切相关。传统的高温固相法一般是将Li₂CO₃与V₂O₅按化学计量比混合均匀，于650℃烧结制得，放电容量约180mAh g^-1。Si等[Journal of Alloys and Compounds,486(2009)400]以尿素为燃料，采用低温燃烧法制备了容量高达340mAh/g的LiV₃O₈，30次循环后低于250mAh g^-1。Zhou等[Solid State Ionics,179(2008)1763]以EDTA辅助的溶胶凝胶法结合固相烧结工艺制备了LiV₃O₈。首次放电容量为251.7mAh/g，平均每次循环容量衰减率为0.43%。同时，LiV₃O₈的倍率性能不佳。Liu等[J.Power Sources,192(2009)668]制备了单晶LiV₃O₈纳米棒，20mA _g^-1下首次容量高至348mAh g^-1，但在100mA g^-1下降至200mAh g^-1左右。Pan等[J.Mater.Chem,21(2011)10077]合成了LiV₃O₈纳米薄片，100mA g^-1下的放电容量约260mAh g^-1，在300和1000mA g^-1下，分别降至194和166mAh g^-1，且容量衰减增大。如何进一步提高LiV₃O₈的循环稳定性能和倍率性能是目前研究的重点。