[发明专利]一种锂离子电池正极材料α-LiVOPO4的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池材料的制备领域，具体涉及利用一步固相法制备锂离子电池正极材料α-LiVOPO₄。 

背景技术

LiVOPO₄有两种空间结构α-LiVOPO₄和β-LiVOPO₄。β-LiVOPO₄属于正交晶系空间群，而α-LiVOPO₄属于三斜晶系空间群，是VO₆八面体共用角顶点沿着[010]方向延伸成链状，(VO₅)_∝链在三维空间里与PO₄^3-四面体共用顶点形成。通常LiVOPO₄材料的制备都是通过离子交换法或电化学嵌锂等湿化学方法得到。Kerr课题组在《Electrochemical and Solid-State Letters 》杂志2000, 3 (10): 460~462报道了通过电化学嵌锂方法利用ε-VOPO₄制备得到α-LiVOPO₄。用于锂离子二次电池正极材料时，材料的充电平台在4.05 V左右，放电平台在3.95 V左右；材料在充放电倍率为C/10 (16 mA/g)，电压范围为3.0~4.5 V时，循环100周以后，容量仍然可以保持在100 mAh/g。虽然α-LiVOPO₄有着较高的放电平台和理论放电比容量，但是目前还没有关于一步法制备α-LiVOPO₄材料的文献报道。 

本发明目的是利用一步固相法制备锂离子电池电极材料α-LiVOPO₄。该方法流程短、过程简单、能耗低、成本小；制备的材料充放电平台在4.0V左右。 

本发明提供的一种锂离子电池正极材料α-LiVOPO₄的制备方法包括以下步骤： 

（1）将钒源、磷酸根源、锂源与柠檬酸或草酸分散于去离子水中，在20～90℃下充分搅拌，形成稳定的水溶胶，将水溶胶在70～140℃下蒸干水分，得到固体混合物；

（2）将步骤(1)所述的固体混合物在250～400℃下空气氛围中预烧结2～10 h得到反应前驱体；

（3）将步骤(2)所述的反应前驱体在400～600℃下空气氛围中焙烧1～10 h，得到α-LiVOPO₄锂离子电池材料。

进一步的，所述步骤中钒源为五氧化二钒、偏钒酸铵、二氧化钒或三氧化二钒中的至少一种。 

进一步的，所述步骤中磷酸根源为磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的至少一种。 

进一步的，所述步骤中锂源为碳酸锂、乙酸锂或硝酸锂中的至少一种。 

进一步的，所述步骤中钒源、磷酸根源、锂源、柠檬酸或草酸、去离子水的物质的量比为1:2~4:2~4:1～5：100~300。 

本发明的特点是：本发明通过一步固相法制备出了α-LiVOPO₄，制备过程工艺简单、流程短、生产成本低；制备的材料充放电平台在4.0V左右。 

附图说明

图1是实施例3中样品的XRD图谱。 

图2是实施例3中样品的SEM图谱。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。 

实施例1：以五氧化二钒、草酸、磷酸二氢铵、乙酸锂为初始原料。按物质的量比1:5称取五氧化二钒和草酸于去离子水中，在90℃下搅拌1 h，使之形成蓝色溶胶，其中五氧化二钒与去离子水的物质的量比为1:300，然后往此溶胶中按钒源:磷酸根源:锂源物质的量比1:4:4加入磷酸二氢铵和乙酸锂，继续混合4 h后，在140℃下充分烘干，将烘干产物首先在400℃下预分解4 h制备反应前驱体，将研磨后的反应前驱体继续在600 ℃下焙烧4 h即可制备得到α-LiVOPO₄锂离子电池材料。