涂片前空白鋁箔的重量和活性物質(zhì)的比例，計(jì)算得出每個(gè)電極片中所含活性物質(zhì)的重量后放入手套箱。
[0056]采用金屬鋰片作負(fù)極，I mo I/L的LiPF6_EC+DMC(體積比1:1)溶液作電解液。扣式電池的組裝在充滿氬氣的無(wú)水無(wú)氧的手套箱內(nèi)進(jìn)行.電池組裝過(guò)程I)將電極片放在電池殼正中間，滴加I滴電解液；2)將隔膜輕輕的平整地鋪在電極片上；3)用滴管吸取少量電解液，從隔膜邊緣的一個(gè)方向滴加I到2滴電解液直至隔膜全部潤(rùn)濕；4)將金屬鋰片放在隔膜的中央，不能直接接觸電池殼；5)再將泡沫鎳置于鋰片的中央；6)蓋上電池蓋，用力按緊，用封口機(jī)密封電池即組裝完畢，靜置一段時(shí)間后待測(cè)。
[0057](2)電化學(xué)性能測(cè)試
[0058]樣品的恒電流充放電循環(huán)測(cè)試在LAND-201A電池測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行，測(cè)試電壓范圍為1.8-4.0V ;電化學(xué)阻抗在C小時(shí)I600B型電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司)上進(jìn)行。圖5為電化學(xué)性能測(cè)試放電數(shù)據(jù)圖，圖6為石墨烯包覆LiV3O8納米片層和LiV3O8納米片層的阻抗圖。從圖5電化學(xué)性能測(cè)試放電數(shù)據(jù)圖可以看出，在5A/g的電流密度下，鋰離子電池放電第I圈的電容量為230.9mAh/g,第100圈的電容量為225.5mAh/g,電池放電容量為第I圈的98%，200圈之后放電容量仍然保持214.2mAh/g，這樣的電池性能是非常可觀的。從圖6石墨稀包覆LiV3O8納米片層和LiV 308納米片層的阻抗圖可以看出，石墨稀包覆后的LiV3O8納米片層相比于包覆之前的LiV3O8納米片層，電阻變得更小，鋰離子傳輸速率更快，這些可以進(jìn)一步解釋石墨烯包覆后的LiV3O8納米片層擁有如此好的電化學(xué)性能的原因。在大電流密度下，材料的電池穩(wěn)定性更加明顯。
[0059]實(shí)施例9
[0060]一種鋰離子電池正極材料，由LiV3O8納米片層，以及在LiV3O8表面包覆的石墨稀層復(fù)合得到，其中，LiV3O8納米片的含量是65wt %，石墨烯含量為35wt %。其制備方法采用以下步驟:
[0061](I)利用表面活性劑將VOjP檸檬酸均勻分散在水溶液中，在70°C溫度下反應(yīng)20h，合成得到前驅(qū)體，再將前驅(qū)體和一水合氫氧化鋰按照釩元素和鋰元素的摩爾比按1:10混合，加入表面活性劑聚乙二醇作為分散劑，分散劑與前驅(qū)體的質(zhì)量比為1:10，室溫?cái)嚢鑜h，之后在40°C溫度下油浴加熱并干燥，，最后在300°C的氧氣氣氛下高溫焙燒制備得到LiV3O8納米片；
[0062](2)對(duì)步驟⑴制備得到的LiV3O8納米片超聲分散，具體來(lái)說(shuō)，是將LiV 308納米片在甲苯溶液中，10w功率下超聲lOOmin，然后向超聲分散后的溶液中加入3-氨丙基三甲氧基硅烷，3-氨丙基三甲氧基硅烷與甲苯溶液的1:50，在20 °C環(huán)境下，氮?dú)鈿夥障禄亓?0h，從而實(shí)現(xiàn)LiV3O8表面電荷修飾，經(jīng)表面電荷修飾的LiV 308懸浮液滴加進(jìn)氧化石墨烯中并攪拌lh，LiV3O8與氧化石墨烯的質(zhì)量比為2:1，滴加水合肼并在室溫下攪拌2h，氧化石墨烯與水合肼的質(zhì)量比為1:10，最后在_80°C條件下進(jìn)行的真空冷凍干燥，得到石墨烯包覆的LiV3O8片層鋰離子電池正極材料。
[0063]實(shí)施例10
[0064]一種鋰離子電池正極材料，由LiV3O8納米片層，以及在LiV3O8表面包覆的石墨稀層復(fù)合得到，其中，LiV3O8納米片的含量是90wt%，石墨烯含量為1wt %。其制備方法采用以下步驟:
[0065](I)利用表面活性劑將V2O5和過(guò)氧化氫均勻分散在水溶液中，在200°C溫度下反應(yīng)3h，合成得到前驅(qū)體，再將前驅(qū)體和一水合氫氧化鋰按照釩元素和鋰元素的摩爾比按10:1混合，加入表面活性劑聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物作為分散劑，分散劑與前驅(qū)體的質(zhì)量比為10:1，室溫?cái)嚢?0h，之后在120°C溫度下油浴加熱并干燥，最后在1000°c的氧氣氣氛下高溫焙燒制備得到LiV3O8納米片；
[0066](2)對(duì)步驟⑴制備得到的LiV3O8納米片超聲分散，具體來(lái)說(shuō)，是將LiV 308納米片在甲苯溶液中，500w功率下超聲lOmin，然后向超聲分散后的溶液中加入3-氨丙基三甲氧基硅烷，3-氨丙基三甲氧基硅烷與甲苯溶液的1:1，在100°C環(huán)境下，氬氣氣氛下回流5h，從而實(shí)現(xiàn)LiV3O8表面電荷修飾，經(jīng)表面電荷修飾的LiV 308懸浮液滴加進(jìn)氧化石墨烯中并攪拌5h，LiV3O8與氧化石墨烯的質(zhì)量比為30:1，滴加水合肼并在室溫下攪拌20h，氧化石墨烯與水合肼的質(zhì)量比為10:1，最后在_20°C條件下進(jìn)行的真空冷凍干燥，得到石墨烯包覆的LiV3O8片層鋰離子電池正極材料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋰離子電池正極材料，其特征在于，該材料由LiV 308納米片層，以及在LiV 308表面包覆的石墨稀層復(fù)合得到，其中，LiV3O8納米片的含量是65?90wt%，石墨稀含量為10 ?35wt % ο
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，該方法采用以下步驟: (1)利用表面活性劑將釩源和有機(jī)酸或者過(guò)氧化氫均勻分散在水溶液中，通過(guò)水熱法合成前驅(qū)體，再利用溶膠-凝膠及高溫焙燒制備得到LiV3O8納米片； (2)對(duì)步驟⑴制備得到的LiV3O8納米片超聲分散，然后通過(guò)LiV3O8表面電荷修飾、氧化石墨稀包覆、氧化石墨稀還原以及冷凍干燥，得到石墨稀包覆的LiV3CVt層鋰離子電池正極材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中的水熱法是將有機(jī)酸和釩源均勻混合在水溶液中，然后在70?200°C溫度下反應(yīng)3?20h，合成得到前驅(qū)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于， 所述的釩源選自V0、VO2, V2O5, V2O3或NH 4V03中的一種或幾種， 所述的有機(jī)酸選自檸檬酸、酒石酸、草酸、蘋果酸或枸椽酸中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中， 溶膠-凝膠是將前驅(qū)體和一水合氫氧化鋰按照釩元素和鋰元素的摩爾比按1:10?10:1混合，加入表面活性劑作為分散劑，分散劑與前驅(qū)體的質(zhì)量比為1:10?10:1，室溫?cái)嚢鐸?10h，之后在40?120°C溫度下油浴加熱并干燥， 高溫焙燒是在300?1000°C環(huán)境下在氧氣氣氛或者空氣氣氛下焙燒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，表面活性劑選自聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧乙烯或聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，超聲分散是將LiV3O8納米片在甲苯溶液中，100?500w功率下超聲10?10min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，表面電荷修飾是向超聲分散后的溶液中加入3-氨丙基三甲氧基硅烷，3-氨丙基三甲氧基硅烷與甲苯溶液的體積比為1:50?1:1，在20?100°C環(huán)境下，氮?dú)鈿夥栈蛘邭鍤鈿夥障禄亓??40ho
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中， 氧化石墨烯包覆是指將經(jīng)表面電荷修飾的LiV3O8懸浮液滴加進(jìn)氧化石墨烯中并攪拌I?5h，LiV3O8與氧化石墨稀的質(zhì)量比為2:1?30:1 ; 氧化石墨烯還原是滴加水合肼并在室溫下攪拌2?20h，氧化石墨烯與水合肼的質(zhì)量比為1:10?10:1。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，冷凍干燥時(shí)在-80?_20°C條件下進(jìn)行的真空干燥。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，由LiV3O8納米片層，以及在LiV3O8表面包覆的石墨烯層復(fù)合得到，其中，LiV3O8納米片的含量是65～90wt％，石墨烯含量為10～35wt％，制備時(shí)結(jié)合水熱合成法、溶膠-凝膠法、表面改性包覆的方法，合成得到具有優(yōu)良電化學(xué)性能的電池材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明既保留了LiV3O8片層本身的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)又以石墨烯作為載體，形成了比表面積更大、導(dǎo)電性更好、鋰離子傳輸效率更高、化學(xué)穩(wěn)定性更強(qiáng)的一種新型的鋰離子電池正極材料。該方法工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。
【IPC分類】H01M4-62, H01M4-485
【公開號(hào)】CN104577094
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510016316
【發(fā)明人】王開學(xué), 王宗凱, 陳接勝
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月13日