[发明专利]一种改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池正极材料领域，具体涉及一种改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料及其制备方法。

背景技术

氟磷酸钒锂作为一种新型锂离子电池正极材料具有安全、环保、热稳定好等优点，其3D网络结构为锂离子的脱嵌过程提供了良好的穿梭通道，因此具有优异的充放电性能和高倍率性能，同时氟使材料具有较好的循环稳定性，而且我国钒资源丰富，原材料来源广泛，成本低廉，因此氟磷酸钒锂是一个具有很大潜在价值的高电压锂离子正极材料，但其本身存在的缺点使其生产成本高，不利于产业化，比如合成中V³⁺易氧化成V⁵⁺，不易得到单相的LiVPO₄F，高温下LiVPO₄F易分解成Li₃V₂(PO4)₃，，锂离子在LiVPO₄F中扩散困难，导致活性材料的利用率低，LiVPO₄F本身的电导率低，导致它大电流放电性能差等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足而提供一种具有优异的充放电性能、高倍率性能、稳定的循环性能的改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料及其制备方法。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：

本发明提供一种改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料，包括氟源、磷源、钒源、锂源和占质量百分比0.5～10％的碳纳米管。

进一步地，所述氟源为氟化铵、聚偏氟乙烯、KF、NaF中的一种或几种；

所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾中的一种或几种；

所述钒源为偏三氧化二钒、钒酸铵、草酸氧钒中的一种或几种；

所述锂源为醋酸锂、碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、氟化锂中的一种或几种。

进一步地，所述碳纳米管管径为10～45nm，管长为10～100μm。

一种改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料的制备方法，包含以下步骤：

(1)按物质的量之比氟：磷：钒：锂＝1:1:1:1的比例，称取氟源、磷源、钒源和锂源并进行混合形成混合物；

(2)将步骤(1)中所得混合物装入玛瑙研钵中，并加入适量乙二醇溶液进行研磨；

(3)对研磨后的混合溶液进行喷雾干燥处理，得到混合物粉体；

(4)将步骤(3)中所得混合粉体与碳纳米管混合，搅拌均匀得到前驱体粉体；

(5)对所述前驱体粉体进行压片处理，形成生坯体；

(6)将所述生坯体放入真空高温管式炉中，在真空条件下进行烧结得到熟坯体；

(7)将所述熟坯体进行粉碎、过筛处理得到目标产物(粒径为20～120nm)。

进一步地，步骤(2)中研磨时间为2～10min。

本发明的有益效果在于：

本发明提供一种改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料及其制备方法，利用碳纳米管具有巨大的比表面积和表面疏水性，对共存物具有很强的吸附能力，具有良好的导电性能和较高的热传导率等优点，有效的改善了氟磷酸钒锂正极材料的电化学性能，通过该方法制备的改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料具有优异的充放电性能、高倍率性能、稳定的循环性能等优点，另外该方法具有加工成本低，绿色环保，易于实现产业化的特点。

附图说明

图1为实施例1中温控程序升温曲线图；

图2是实施例1所合成的改性氟磷酸钒锂XRD；

图3是实施例1所合成的改性氟磷酸钒锂SEM图；

图4是实施例1所合成的改性氟磷酸钒锂首次充放电循环特性曲线；

图5是实施例1所合成的改性氟磷酸钒锂循环特性曲线。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

实施例1

本发明提供一种改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料，包括氟源、磷源、钒源、锂源和占质量百分比为1％的碳纳米管，本实施例中，氟源为氟化铵，磷源为磷酸二氢铵，钒源为五氧化二钒，锂源为醋酸锂，选择的碳纳米管管径为30nm左右，管长为65μm左右。

本实施例中的改性氟磷酸钒锂锂电池正极材料的制备方法，包含以下步骤：

(1)按物质的量之比氟：磷：钒：锂＝1:1:1:1的比例，分别称取氟化铵37g、磷酸二氢铵115g、五氧化二钒182g和醋酸锂66g并进行混合形成混合物；