專利名稱：一種鋰離子電池正極材料磷酸鋰釩制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池材料技術領域，尤其是涉及一種鋰離子電池正極材料磷酸鋰釩制備方法。
背景技術：
現代時代的進步，用電器具不斷的小型化、多功能化，相應的對于電池的要求也在不斷提高。鋰離子電池具有許多優(yōu)點電壓平臺高，比容量高，循環(huán)壽命長，自放電低，無記憶效應等。他在電動汽車和儲能設備上具有巨大的應用前景。鋰離子電池的性能很大程度很大程度上取決于正極材料。層狀鈷酸鋰正極材料是普遍應用的商業(yè)化鋰離子電池正極材料。但是由于鈷價格昂貴并且有毒，循環(huán)穩(wěn)定性較差，在過充和過熱時會分解，可能引起電池爆炸，存在潛在的安全因素，所以一直在尋找可以代替鈷酸鋰的正極材料。1997年，Goodenough課題小組首次報道了橄欖石結構的磷酸鐵鋰具有可逆的嵌脫鋰離子的功能，并且磷酸鹽結構穩(wěn)定、安全性能良好，無毒，原料價格便宜，被認為是鋰離子電池理想的正極材料。但是磷酸鐵鋰電導率和鋰離子擴散系數較低，因此尋找新的可以替代的材料成為耽誤之際。近年來，一種新的正極材料-磷酸釩鋰，不斷得到人們的關注。 我國釩資源及其豐富，是釩資源儲量大國，利用我國豐富的釩資源，合成鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰，將具有重大的社會意義和經濟效益。磷酸釩鋰的合成方法通常包括溶膠凝膠法、高溫固相法等。但是這些方法都需要較高的合成溫度和較長的合成時間，浪費能源。

發(fā)明內容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的之一在于，提供了一種鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰的制備方法。用該方法不僅備工藝簡單，而且制得的磷酸釩鋰不僅放電電壓平臺較高，電化學性能良好，而且具有較好的倍率性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下一種鋰離子電池正極材料磷酸鋰釩制備方法，包括如下制備步驟A、將釩源、鋰源、磷酸鹽和碳源按照化學計量比稱重，放入球磨罐中；B、稱取瑪瑙球，放入球磨罐中，加入球磨助劑，以200 800r/min球磨2 8h。C、球磨后的混合物在惰性氣體保護下250 400°C預燒2 他；D、先將預燒后的混合物埋入微波吸收體中，然后整體放入微波爐中以200w 1200w功率燒制3 60min。較佳地，步驟A中所述的釩源為五氧化二釩氧化釩、三氧化二釩、四氧化二釩中的一種或幾種組合物。較佳地，步驟A中所述的磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸二氫鋰中的一種或幾種組合物。
較佳地，步驟A中所述的鋰源為氫氧化鋰、氟化鋰、，硝酸鋰、碳酸鋰、醋酸鋰、磷酸二氫鋰中的一種或幾種組合物。較佳地，步驟C中所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。較佳地，步驟D中所述的微波吸收體為超導炭黑、石墨、或乙炔黑中。較佳地，按照摩爾比計算，步驟A中所述的釩源鋰源磷酸鹽=1:2.8 3.2 3，加入占原料質量分數20%碳源。本發(fā)明包括制備工序先釩源、鋰源、磷酸鹽和碳源的球磨，然后在惰性氣體保護下預燒，接著埋入微波吸收體后放入微波爐中燒制；本發(fā)明針對常規(guī)材料制備方法需要高溫和較長的反應時間等缺點，采用球磨微波法合成鋰離子正極材料磷酸釩鋰的方法。它利用微波震動偶極距來產生熱量的原理，在短時間內利用較少的能源就能制備出磷酸釩鋰， 從而節(jié)約時間，節(jié)約能源?？傊景l(fā)明具有如下優(yōu)點(1)、制備工藝簡單，生產成本低，便于實現工業(yè)化生產；(2)、加熱時間短，節(jié)約能源，降低生產成本；(3)、該方法利用了我國豐富的釩資源，解決了鈷資源的不足。尤其是用該方法合成的鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰具有制備工藝簡單，放電電壓平臺較高，電化學性能良好，具有較好的倍率性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。


圖1為本發(fā)明在5C倍率下首次從放電曲線；圖2為本發(fā)明循環(huán)壽命圖。
具體實施例方式實施例1一種鋰離子電池正極材料磷酸鋰釩制備方法取五氧化二釩3. 6376g、磷酸二氫鋰6. 2358g、葡萄糖1. 9747g，置于球磨罐中，加入2mL乙醇，400r/min球磨4h。取出，在通有惰性氣體的管式爐中350°C預燒4h。把預燒后的樣品壓片，直徑1cm，厚0. 5cm。埋入石墨中，放入微波爐，微波功率640W，微波加熱12min， 制得鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰。實施例2一種鋰離子電池正極材料磷酸鋰釩制備方法取五氧化二釩1. 8188g、碳酸鋰1. 1084g、磷酸二氫銨3. 4506g檸檬酸3. 1889g，置于球磨罐中，加入2mL丙酮，440r/min球磨他。取出，在通有氬氣氣體的管式爐中350°C預燒4h。把預燒后的樣品壓片，直徑1cm，厚0. 5cm。埋入SP中，放入微波爐，微波功率480W， 微波加熱lOmin，制得鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰。以上所述僅為了是本領域技術人員理解本發(fā)明所列舉的幾個具體實施例，并非用來限制本發(fā)明所要求保護的范圍。故凡以本發(fā)明權利要求所述的特征、結構及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發(fā)明權利要求范圍之內。性能測試將本發(fā)明所得的磷酸釩鋰作為活性材料、并與導電劑、粘結劑按80 10 10混合，壓成直徑Icm的圓形電極片，以鋰片為對電極，lmol/L的LiPF6/ (EC DMC=I l，volum)為電解液，PE/PP/PE三層復合微孔膜為隔膜，組裝成扣式2032 電池，再5C倍率下進行充放電測試，電壓范圍3. 0 4. 3V，結果如圖1和圖2所示，首次放電比容量為100. 62mAh/g, 300個循環(huán)后放電比容量仍達92. 37mAh/g。
權利要求
1.一種鋰離子電池正極材料磷酸鋰釩的制備方法，其特征在于包括如下制備步驟A、將釩源、鋰源、磷酸鹽和碳源按照化學計量比稱重，放入球磨罐中；B、稱取瑪瑙球，放入球磨罐中，加入乙醇或去離子水，以200 800r/min球磨2 8h。C、球磨后的混合物在惰性氣體保護下250 400°C預燒2 他；D、先將預燒后的混合物埋入微波吸收體中，然后整體放入微波爐中以200 1200w功率燒制3 60min。
2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟A中所述的釩源為五氧化二釩、三氧化二釩、四氧化二釩中的一種或幾種組合物。
3.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟A中所述的磷酸鹽為磷酸二氫銨、 磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸二氫鋰中的一種或幾種組合物。
4.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟A中所述的鋰源為氫氧化鋰、氟化鋰、，硝酸鋰、碳酸鋰、醋酸鋰、磷酸二氫鋰中的一種或幾種組合物。
5.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟C中所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。
6.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，步驟D中所述的微波吸收體為超導炭黑、石墨、乙炔黑中的一種或幾種組合物。
7.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，按照摩爾比計算，步驟A中所述的釩源鋰源磷酸鹽=1 2. 8 3. 2 3，加入占原料質量分數20%的碳源。
全文摘要
本發(fā)明涉及電池材料技術領域，尤其是涉及一種鋰離子電池正極材料磷酸鋰釩的制備方法；其制備工序為先將釩源、鋰源、磷酸鹽和碳源球磨混合均勻，然后在惰性氣體保護下預燒，接著埋入微波吸收體中放入微波爐中燒制；本發(fā)明不僅制備工藝簡單，生產成本低，便于實現工業(yè)化生產；而且加熱時間短，節(jié)約能源，降低了生產成本，同時該方法利用了我國豐富的釩資源，解決了鈷資源的不足；尤其是用該方法合成的鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰不僅放電電壓平臺較高、電化學性能良好，而且具有較好的倍率性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。
文檔編號H01M4/58GK102394302SQ20111040957
公開日2012年3月28日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權日2011年12月9日
發(fā)明者劉 東, 唐致遠, 李中延, 毛文峰, 羅永莉, 閆繼, 馬莉 申請人:東莞市邁科新能源有限公司, 東莞市邁科科技有限公司, 東莞市邁科鋰離子電池工業(yè)節(jié)能技術研究院