[发明专利]三维多孔分级碳修饰磷酸钒锂纳米材料及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及三维多孔分级碳修饰Li₃V₂(PO₄)₃纳米材料的制备方法，其具有明显的多孔结构，颗粒大小为10-50μm，且颗粒由许多大小为0.2-0.5μm的Li₃V₂(PO₄)₃小颗粒组成，表面均包有均匀的碳层，小颗粒之间由10-20nm的碳纳米颗粒相互连接，此碳纳米颗粒形成了三维碳网，从而将小颗粒包裹在三维碳网中，本发明的有益效果是：通过简单易行的溶液法结合固相烧结法制备了三维多孔分级碳修饰的Li₃V₂(PO₄)₃纳米材料，其作为锂离子电池正极活性材料时，表现出功率高、循环稳定性好、高低温性能佳的特点；其次，本发明工艺简单，可行性强，易于放大化，符合绿色化学的特点，利于市场化推广。

主权项

三维多孔分级碳修饰磷酸钒锂纳米材料，其具有明显的多孔结构，颗粒大小为10‑50μm，且颗粒由许多大小为0.2‑0.5μm的Li₃V₂(PO₄)₃小颗粒组成，Li₃V₂(PO₄)₃小颗粒表面均包有均匀的碳层，Li₃V₂(PO₄)₃/C小颗粒之间由10‑20nm的碳纳米颗粒相互连接，此碳纳米颗粒形成了三维碳网，从而将Li₃V₂(PO₄)₃小颗粒包裹在三维碳网中，其为下述方法所得产物，包括有以下步骤：1）将钒源五氧化二钒与草酸加入到蒸馏水中，其中V₂O₅与草酸的摩尔比为1:5‑1:7，搅拌溶解，得到VOC₂O₄蓝色溶液；2）量取与钒源摩尔比为1:1.5的磷源，将其加入到步骤1）所得的VOC₂O₄蓝色溶液中，搅拌均匀；3）称取与钒源摩尔比为1:1.5的锂源，溶于蒸馏水，溶解后滴入到步骤2）所得溶液中；4）称取葡萄糖作为碳源，其中钒源与葡萄糖的摩尔比为2:0.5‑2:1.2，溶于蒸馏水中，逐滴加入到步骤3）所得溶液中，搅拌均匀，得到前驱体溶液；5）将前驱体溶液在干燥箱烘干，得到黑褐色固体，将固体研磨后置于140‑160℃真空干燥箱中干燥，最终得到前驱体粉末；6）将前驱体粉末在氮气气氛下预烧，将预烧产物稍微研磨后再进行煅烧，最终得到黑色三维多孔分级碳修饰Li₃V₂(PO₄)₃纳米材料。