[发明专利]一种磷酸钒锂/碳锂离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸钒锂/碳锂离子电池正极材料及其制备方法，其包括以下步骤：S1、将锂源、钒源、磷源、碳源和少量去离子水依次加入到陶瓷研钵里研磨充分，使反应物混合均匀形成流变态混合物；S2、将得到的流变态混合物转移到烧杯中，放置于烘箱中干燥得到固体前驱体；S3、将得到的固体前驱体研磨后，进行预煅烧处理；S4、将预煅烧处理后的样品压片，并在惰性气流保护下进行二次煅烧处理，可获得磷酸钒锂/碳锂离子电池正极材料。本发明的制备方法原料易得、制备方法简单易操作、绿色环保且成本低廉，合成的磷酸钒锂/碳锂离子电池正极材料具有高可逆容量、循环性能好和充放电效率高等优势。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种磷酸钒锂/碳锂离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

到目前为止，锂离子电池正极材料在研制过程仍然存在不足，在一定程度上阻碍了锂离子电池的实际应用。为了获得更好的锂离子电池材料，人们对聚阴离子型的材料——磷酸钒锂产生了浓厚的研究兴趣。磷酸钒锂具有优异的结构稳定性和良好的电化学性能、安全性能和大电流充放电性能等优点。另外，由于磷酸钒锂具有高的氧化还原电位(3.0V-4.8V)，高的理论比容量和能量密度(197mAh/g)，低廉的价格，良好的充放电性能，可逆性和优异的安全性能，而且在磷酸钒锂结构中锂离子是通过专属的三维扩散通道进行扩散的，因此其可逆嵌脱性能较好。当前，Li₃V₂(PO₄)₃材料作为理想的锂电池正极材料在被广泛研究。

然而，常温条件下，Li₃V₂(PO₄)₃材料中的Li⁺扩散速率低，导致活性材料得不到较大程度的利用。而且自身的电子电导率也不高，导致了它在大电流充放电时的表现不理想，这在极大程度上限制了自身的发展。所以，近年来研究Li₃V₂(PO₄)₃材料的重点是对其较低的电子电导率与较小的锂离子扩散速率进行优化。针对Li₃V₂(PO₄)₃自身存在的缺点，研究者们不断钻研后发现，碳包覆能够提高复合材料的导电性和电化学性能，同时碳包覆的碳源在高温裂解时，能够有效抑制Li₃V₂(PO₄)₃复合材料的生长，使其颗粒尺寸均匀。

有鉴于此，特提出本发明，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种磷酸钒锂/碳锂离子电池正极材料及其制备方法，以解决现有的磷酸钒锂较差的导电性限制了其应用的问题。

根据本发明的一个方面，提出一种磷酸钒锂/碳锂离子电池正极材料的制备方法，其包括下列步骤：

S1、将锂源、钒源、磷源、碳源和少量去离子水依次加入到陶瓷研钵里研磨充分，使反应物混合均匀形成流变态混合物；

S2、将得到的流变态混合物转移到烧杯中，放置于烘箱中干燥得到固体前驱体；

S3、将得到的固体前驱体研磨后，进行预煅烧处理；

S4、将预煅烧处理后的样品压片，并在惰性气流保护下进行二次煅烧处理，可获得磷酸钒锂/碳锂离子电池正极材料。

根据本发明的一个实施例，所述锂源包括氢氧化锂、碳酸锂和醋酸锂中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述钒源包括五氧化二钒、偏钒酸氨和乙酰丙酮氧钒中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述磷源包括磷酸二氢氨、磷酸氢二氨和磷酸中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，所述碳源包括葡萄糖、柠檬酸、蔗糖和淀粉中的一种或多种。