[发明专利]一种球形锂离子二次电池正极材料一水磷酸钒的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学领域，具体说是一种球形锂离子二次电池正极材料一水磷酸钒的制备方法。

背景技术

锂离子二次电池是一种新型的绿色化学电源，与传统的镍镉电池、镍氢电池相比具有电压高、寿命长和能量密度大、体积小、自放电率低等优点。自1990年初次进入市场以来使用范围越来越广，已经被广泛应用于各种便携式电子设备。随着新能源汽车的兴起，锂离子电池以其优异的特性，被认为是新能源汽车理想的储能设备之一。

由于在锂离子二次电池的组成中，正极材料是决定其电化学性能、安全性能、价格以及未来发展方向的关键因素。目前，正极材料多为锂-过度金属复合氧化物，人们已经研究了层状结构的钴锂氧，尖晶石结构的锂锰氧，还有锂镍氢过充不安全，而且目前钴资源紧缺；锂锰氧容量低且有John Tail效应，影响了其电化学性能，高温循环性能差。镍钴锰酸锂三元材料由于钴的资源缺乏与镍、钴成高和价格波动大等原因，很难成为电动汽车用动力型锂离子电池的主流，所以需要开发新型锂离子二次正极材料来满足社会的发展需要。

我国钒矿资源丰富，储量约占全球的38.5%，在攀枝花地区已探明的钒铁磁矿储量约100亿吨，钒储量占中国的62%。但钒矿开发受到相关技术的限制，如果与能源技术相结合，以产业化为目标，不仅可以开发和利用新能源，而且还可以拓展钒资源的应用领域，大力提升钒资源的综合利用价值。因此VPO₄·H₂O是一个具有很大潜在价值的锂离子二次电池正极材料，目前国内未有关于VPO₄·H₂O作为锂离子二次电池正极材料的制备报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种球形锂离子二次电池正极材料一水磷酸钒的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种球形锂离子二次电池正极材料一水磷酸钒的制备方法，包括以下步骤：

1）将H₃PO₄ 和VCl₃按照摩尔比为3：1~5：1加入到聚四氟乙烯反应釜内，加水搅拌混合，边搅拌边调节pH值至1.5~3.5，然后将聚四氟乙烯反应釜密封，搅拌45~50h；

2）将反应釜放入马弗炉内以5℃/min速率进行升温加热，升温至150~200℃时，保温70~75h；

3）将反应釜以5℃/min速率降至室温，得到浅绿色沉淀，将所得沉淀洗涤、干燥，即得目标产物VPO₄·H₂O；

所述步骤1）中用于调节pH的调节剂为甲基三乙基氯化铵；

所述步骤1）中的搅拌时间为48h；

所述步骤2）中保温时间为72h；

所述步骤3）中用于洗涤的溶剂为无水乙醇；

所述步骤3）中的干燥温度为90℃。

本发明的有益效果：

本发明提供的球形锂离子二次电池正极材料一水磷酸钒的制备方法，利用水热法制备球形锂离子二次电池正极材料VPO₄·H₂O，反应条件温和，产品纯度高，结晶度好，颗粒平均粒径为1.5~3μm、粒径分布均匀、无团聚现象；制备的正极材料为规整的球形颗粒，其结构有较高的比表面积，有利于电解液的充分湿润，在充放电过程中有利于锂离子在其内部的传递；本发明合成的球形锂离子二次电池正极材料VPO₄·H₂O表现出良好的电化学性能。

附图说明

图1为实施例1制备的球形锂离子二次电池正极材料VPO₄·H₂O的SEM图一；

图2为实施例1制备的球形锂离子二次电池正极材料VPO₄·H₂O的SEM图二；

图3为实施例1制备的球形锂离子二次电池正极材料VPO₄·H₂O的XRD图；

图4为实施例1制备的球形锂离子二次电池正极材料VPO₄·H₂O在电流密度为0.09mA/cm²下的首次充放电曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。

一种球形锂离子二次电池正极材料一水磷酸钒的制备方法，包括以下步骤：