一種磷酸釩鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磷酸釩鋰正極材料，主要由磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成，所述磷酸釩鋰正極材料呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的制備方法：先配制磷酸釩鋰溶膠紡絲液；然后在磷酸釩鋰溶膠紡絲液中加入硝酸鎳或醋酸鎳，攪拌至硝酸鎳或醋酸鎳溶解完全；最后向該溶液中逐滴加入聚丙烯腈?N,N?二甲基甲酰胺溶膠，并攪拌，得到澄清的溶膠；對該澄清的溶膠進(jìn)行紡絲，得到前驅(qū)體纖維膜；最后將前驅(qū)體纖維膜經(jīng)預(yù)氧化處理后，置于N2氣氛爐中熱處理，即得到所述磷酸釩鋰正極材料。本發(fā)明利用磷酸釩鋰納米線與磷酸釩鋰納米纖維結(jié)合形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了電子電導(dǎo)性與鋰離子擴(kuò)散能力，以及材料的高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
【專利說明】
一種磷酸釩鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池正極材料領(lǐng)域，尤其涉及一種磷酸釩鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]單斜結(jié)構(gòu)的磷酸釩鋰，由于其電導(dǎo)率好、理論比容量高、操作電壓平臺高以及良好的安全性、穩(wěn)定性，近年來受到人們的高度關(guān)注。磷酸釩鋰擁有三維骨架結(jié)構(gòu)，這給鋰離子創(chuàng)造了較大的三維運(yùn)輸通道。然而由于其兩個[VO6]八面體結(jié)構(gòu)被分離的排列方式，導(dǎo)致磷酸釩鋰內(nèi)部的電子傳輸能力較差，從而限制了其倍率性能。因此，磷酸釩鋰需要進(jìn)行改性才能提高其倍率性能，目前的改性方法包括納米化、碳包覆、石墨烯或碳纖維復(fù)合等，這些方式能夠提供連續(xù)的電子通道和縮短鋰離子傳輸距離。
[0003]近年來，納米纖維、納米線、納米棒等結(jié)構(gòu)的電極材料開始越來越受到關(guān)注，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)能夠提供連續(xù)的電子通道和更快的鋰離子運(yùn)輸通道，具有較高的穩(wěn)定性和表面活性，在一些負(fù)極材料應(yīng)用中顯示出明顯的優(yōu)勢。磷酸釩鋰納米纖維、納米棒也因此受到關(guān)注，目前關(guān)于磷酸釩鋰納米纖維和納米棒的研究均采用傳統(tǒng)的涂膜法制備電極，涂膜法需要額外添加粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑，不僅降低了活性物質(zhì)的含量，并因充放電過程中的體積變化影響活性物質(zhì)與集流體之間的結(jié)合，所以傳統(tǒng)的涂膜法制備電極的方法大大降低了磷酸釩鋰納米纖維和納米棒應(yīng)有的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一種可直接用作鋰離子電池自支撐正極的磷酸釩鋰正極材料及其制備方法和應(yīng)用。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
[0006]—種磷酸釩鋰正極材料，所述磷酸釩鋰正極材料主要由磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成，所述磷酸釩鋰正極材料呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0007]上述的磷酸釩鋰正極材料，優(yōu)選的，所述磷酸釩鋰納米線嫁接生長于所述磷酸釩鋰納米纖維的表面。
[0008]上述的磷酸釩鋰正極材料，優(yōu)選的，所述磷酸釩鋰正極材料的厚度為20?200um，孔隙率為60%?80% ;所述磷酸f凡鋰單晶納米線的直徑為10?30nm，長度為10nm?10um。
[0009]上述的磷酸釩鋰正極材料，優(yōu)選的，所述磷酸釩鋰納米纖維是由磷酸釩鋰納米顆粒鑲嵌在活性炭基底中形成的多孔復(fù)合纖維;所述磷酸釩鋰納米纖維直徑為130?360nm，所述磷酸釩鋰納米纖維中碳的質(zhì)量含量為15%?30%。
[0010]作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的磷酸釩鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0011](I)配制磷酸釩鋰溶膠紡絲液；
[0012 ] (2)在步驟(I)制備的磷酸釩鋰溶膠紡絲液中加入硝酸鎳或醋酸鎳，攪拌至硝酸鎳或醋酸鎳溶解完全；
[0013](3)向步驟(2)后的溶液中逐滴加入聚丙烯腈-N，N_ 二甲基甲酰胺溶膠，并攪拌，得到澄清的溶膠；
[0014](4)將步驟(3)得到的澄清的溶膠進(jìn)行紡絲，得到前驅(qū)體纖維膜；
[0015](5)將步驟(4)所得的前驅(qū)體纖維膜經(jīng)預(yù)氧化處理后，置于N2氣氛爐中熱處理，SP得到所述磷酸釩鋰正極材料。
[0016]上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(5)中，熱處理過程中，將預(yù)氧化處理后的前驅(qū)體纖維膜用兩塊石墨板夾緊固定;采用石墨板固定，可以保持纖維膜的形貌，避免在燒結(jié)過程中出現(xiàn)變形、收縮現(xiàn)象；熱處理的溫度為800?850°C，時間為10?30小時。在熱處理過程中，鎳離子首先被還原成金屬鎳，生成的金屬鎳作為催化劑，在碳纖維表面催化磷酸釩鋰單晶納米線的生長，從而形成磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0017]上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(I)中，磷酸釩鋰溶膠紡絲液的配制過程具體為:先將硝酸和草酸溶解于N-N-二甲基甲酰胺中，攪拌;然后向所得溶液中按理論質(zhì)量比加入偏礬酸銨、質(zhì)量濃度為85%的磷酸和乙酸鋰，攪拌直至各物質(zhì)完全溶解，即得到所述磷酸釩鋰溶膠紡絲液。
[0018]上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，硝酸鎳或醋酸鎳的加入量占磷酸釩鋰摩爾數(shù)的0.1%?I % ;
[0019]所述步驟(3)中，聚丙烯腈-N，N_二甲基甲酰胺溶膠是聚丙烯腈溶于N，N_二甲基甲酰胺中，經(jīng)磁力攪拌得到;所述聚丙烯腈與N，N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為4:30;
[0020]所述步驟(4)中，靜電紡絲在20?24kV的電壓下進(jìn)行；
[0021]所述步驟(5)中，預(yù)氧化處理在280°C下進(jìn)行，預(yù)氧化處理時間為2?4h。
[0022]作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的磷酸釩鋰正極材料的應(yīng)用，將所述磷酸釩鋰正極材料直接用作鋰離子電池自支撐正極，無需集流體、粘結(jié)劑和傳統(tǒng)的電極制備過程。磷酸釩鋰納米纖維可以起到支撐體、集流體和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的作用，磷酸釩鋰單晶納米線納米線可以增加電極材料與電解液的接觸面積，兩種材料交叉形成網(wǎng)絡(luò)，可以同時提高磷酸釩鋰電極的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性，并可以用作自支撐電極，能夠緩沖充放電過程的體積膨脹，進(jìn)而大大提高了材料的高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0024](I)本發(fā)明利用磷酸釩鋰納米線與磷酸釩鋰納米纖維結(jié)合形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有大的比較面積，提高了電子電導(dǎo)性與鋰離子擴(kuò)散能力，并且其內(nèi)部的多孔隙率能夠緩沖充放電過程的體積膨脹，進(jìn)而大大提高了材料的高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
[0025](2)本發(fā)明所制備的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)磷酸釩鋰正極材料，具有柔韌性，可直接用作鋰離子電池自支撐正極，無需集流體、粘結(jié)劑和傳統(tǒng)的電極制備過程，是高功率、長壽命、柔性鋰離子電池的潛在應(yīng)用材料。
[0026](3)本發(fā)明所制備的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)磷酸釩鋰正極材料，可直接用作鋰離子電池自支撐正極，突破了傳統(tǒng)電極的制備過程，降低電極生產(chǎn)成本，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的磷酸釩鋰正極材料的XRD圖。
[0028]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的磷酸釩鋰正極材料的掃描電鏡圖。
[0029]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中磷酸釩鋰納米纖維的透射電鏡圖和能譜圖。
[0030]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中磷酸釩鋰納米線的透射電鏡圖和能譜圖。
[0031]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1的磷酸釩鋰正極材料的循環(huán)伏安圖。
[0032]圖6是本發(fā)明實(shí)施例1的磷酸釩鋰正極材料在IC的電流密度下和3.0-4.8V電壓區(qū)間內(nèi)的循環(huán)性能曲線圖。
[0033]圖7是本發(fā)明實(shí)施例1的磷酸釩鋰正極材料在5C的電流密度下和3.0-4.8V電壓區(qū)間內(nèi)的循環(huán)性能曲線圖。
[0034]圖8是本發(fā)明實(shí)施例1的磷酸釩鋰正極材料在1C的電流密度下和3.0-4.8V電壓區(qū)間內(nèi)的循環(huán)性能曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說明書附圖和較佳的實(shí)施例對本文發(fā)明做更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體實(shí)施例。
[0036]除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]除非另有特別說明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過市場購買得到或者可通過現(xiàn)有方法制備得到。
[0038]實(shí)施例1:
[0039]一種本發(fā)明的磷酸釩鋰正極材料，呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成，磷酸釩鋰納米線嫁接生長于磷酸釩鋰納米纖維的表面;磷酸釩鋰正極材料的厚度為200um，孔隙率為80%;磷酸釩鋰單晶納米線的直徑為20nm，長度為0.5?1.2um；磷酸銀鋰納米纖維是由磷酸銀鋰納米顆粒鑲嵌在活性炭基底中形成的多孔復(fù)合纖維，磷酸釩鋰納米纖維直徑為130?180nm，磷酸釩鋰納米纖維中碳的質(zhì)量含量為22%。
[0040]本實(shí)施例的磷酸釩鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0041 ] (I)取0.5mL的硝酸、1.26g草酸溶解于N-N-二甲基甲酰胺中，磁力攪拌直至溶液澄清;然后向澄清溶液中加入0.585g偏礬酸銨、0.865g磷酸(質(zhì)量含量85%)和0.765g乙酸鋰，在常溫下磁力攪拌直至各物質(zhì)完全溶解，得到磷酸釩鋰溶膠紡絲液；
[0042](2)向步驟(I)所得的磷酸釩鋰溶膠紡絲液中加入1.4836 X 10—3g六水硝酸鎳，在常溫下進(jìn)行磁力攪拌，直至六水硝酸鎳完全溶解，得到溶液A;
[0043](3)取4g聚丙烯腈(PAN)加入30g N，N_二甲基甲酰胺(DMF)中，在常溫下磁力攪拌，得到澄清溶膠B;
[0044](4)將溶液A逐滴加入溶膠B中，并在常溫下磁力攪拌12h后，得到澄清的溶膠；
[0045](5)將步驟(4)后得到的溶膠在24kV的電壓下靜電紡絲，得到前驅(qū)體纖維膜；
[0046](6)將前驅(qū)體纖維膜經(jīng)280°C預(yù)氧化處理4h后，用兩塊光滑石墨板夾緊固定，置于N2氣氛爐中，在850 °C的溫度下反應(yīng)20h，即得到磷酸釩鋰正極材料。
[0047]圖1為本實(shí)施例制備的磷酸釩鋰正極材料的XRD圖，由圖1可知，磷酸釩鋰為單斜相，無其他雜相。圖2為本實(shí)施例制備的磷酸釩鋰正極材料的掃描電鏡圖，圖3為本實(shí)施例的磷酸釩鋰正極材料中磷酸釩鋰納米纖維的透射電鏡圖和能譜圖，圖4為本實(shí)施例的磷酸釩鋰正極材料中磷酸釩鋰納米線的透射電鏡圖和能譜圖。由圖2?圖4可知，本實(shí)施例制備的磷酸釩鋰正極材料中磷酸釩鋰單晶納米線嫁接生長在磷酸釩鋰納米纖維主干上，磷酸釩鋰單晶納米線平均直徑為20nm，長度為0.5-1.2μπι;磷酸釩鋰納米纖維由磷酸釩鋰顆粒和活性炭纖維組成，直徑為130?ISOnm，磷酸釩鋰納米纖維中碳含量為22 % ;磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的磷酸釩鋰正極材料，該磷酸釩鋰正極材料厚200um，孔隙率為80%，具有柔韌性，可以任意彎折。
[0048]將本實(shí)施例制備的磷酸釩鋰材料直接熱處理后進(jìn)行裁片，得到正極片，按常規(guī)方法組裝鈕扣電池進(jìn)行測試，即將電極片置于I1tC的真空烘箱里干燥12h后，以乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙基甲基碳酸酯(比例為1:1:1)溶解于IM的LiPF6中作為電解液，鋰片為負(fù)極，Celgard 2400為隔膜，CR2025型不銹鋼為電池外殼組裝成紐扣鋰離子電池。圖5是本實(shí)施例制備的電池在3.0-4.8V下所測的CV曲線，四個氧化峰分別為3.62V，3.70V，4.12V和4.55V，對應(yīng)4個正極脫鋰過程，還原峰分別為3.55V，3.63V和3.98V。1C、5C、1C的電流密度下和3.0-4.8V電壓區(qū)間內(nèi)電池的循環(huán)性能曲線分別見圖6、圖7和圖8所示。由圖6?圖8可知，在3.0-4.8V電壓區(qū)間，電池在電流密度1C、5C、1C下進(jìn)行充放電，電池首次電容量分別達(dá)184.2、116.7和110.2mAh/g，循環(huán)300圈后，電流密度IC下的電池容量保持在126mAh/g，循環(huán)1000圈后，電流密度5C和1C下的電池容量分別保持在80mAh/g和75mAh/g。
[0049]實(shí)施例2:
[0050]一種本發(fā)明的磷酸釩鋰正極材料，呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成，磷酸釩鋰納米線主要嫁接生長于磷酸釩鋰納米纖維的表面;磷酸釩鋰正極材料的厚度為20um，孔隙率為60%;磷酸釩鋰單晶納米線的直徑為30nm，長度為100?500nm;磷酸f凡鋰納米纖維是由磷酸f凡鋰納米顆粒鑲嵌在活性炭基底中形成的多孔復(fù)合纖維，磷酸釩鋰納米纖維直徑為230?280nm，磷酸釩鋰納米纖維中碳的質(zhì)量含量為 15%。
[0051 ]本實(shí)施例的磷酸釩鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0052](I)取0.5mL的硝酸、1.26g草酸溶解于N-N-二甲基甲酰胺中，磁力攪拌直至溶液澄清;然后向澄清溶液中加入0.585g偏礬酸銨、0.865g磷酸(質(zhì)量含量85%)和0.765g乙酸鋰，在常溫下磁力攪拌直至各物質(zhì)完全溶解，得到磷酸釩鋰溶膠紡絲液；
[0053](2)向步驟(I)所得的磷酸釩鋰溶膠紡絲液中加入7.418 X 10—3g六水硝酸鎳，在常溫下進(jìn)行磁力攪拌，直至六水硝酸鎳完全溶解，得到溶液A;
[0054](3)取4g聚丙烯腈(PAN)加入30g N，N_二甲基甲酰胺(DMF)中，在常溫下磁力攪拌，得到澄清溶膠B;
[0055](4)將溶液A逐滴加入溶膠B中，并在常溫下磁力攪拌12h后，得到澄清的溶膠；
[0056](5)將步驟(4)后得到的溶膠在24kV的電壓下靜電紡絲，得到前驅(qū)體纖維膜；
[0057](6)將前驅(qū)體纖維膜經(jīng)280°C預(yù)氧化處理2h后，用兩塊光滑石墨板夾緊固定，置于N2氣氛爐中，在800 °C的溫度下反應(yīng)30h，即得到磷酸釩鋰正極材料。
[0058]本實(shí)施例所制備的磷酸釩鋰為單斜相，無其他雜相;磷酸釩鋰單晶納米線主要嫁接生長在磷酸釩鋰?yán)w維主干上，但有部分單獨(dú)存在，磷酸釩鋰單晶納米線直徑平均為30nm，長度為100?500nm;磷酸f凡鋰納米纖維由磷酸f凡鋰顆粒和活性炭纖維組成，磷酸fji鋰納米纖維直徑為230?280nm，磷酸釩鋰納米纖維中碳含量為15%。磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的磷酸釩鋰正極材料，該磷酸釩鋰正極材料厚度為20um，孔隙率為60%，具有柔韌性，可以任意彎折。
[0059]將本實(shí)施例制備的磷酸釩鋰材料直接熱處理后進(jìn)行裁片，得到正極片，按常規(guī)方法組裝鈕扣電池進(jìn)行測試，即將電極片置于I1tC的真空烘箱里干燥12h后，以乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙基甲基碳酸酯(比例為1:1:1)溶解于IM的LiPF6中作為電解液，鋰片為負(fù)極，Celgard 2400為隔膜，CR2025型不銹鋼為電池外殼組裝成紐扣鋰離子電池。電池在3.0-4.8V電壓區(qū)間、電流密度分別為1C、5C、1C下進(jìn)行充放電，首次電容量分別達(dá)183.7mAh/g，110.2mAh/g和 108.0mAh/g，循環(huán)500圈后，電池容量分別保持在136.7mAh/g，94.8mAh/g和85.7mAh/g。
[0060]實(shí)施例3:
[0061]一種本發(fā)明的磷酸釩鋰正極材料，呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要由磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成，磷酸釩鋰納米線主要嫁接生長于磷酸釩鋰納米纖維的表面;磷酸釩鋰正極材料的厚度為87um，孔隙率為80%;磷酸釩鋰單晶納米線的直徑為10nm，長度為6?1um;磷酸f凡鋰納米纖維是由磷酸f凡鋰納米顆粒鑲嵌在活性炭基底中形成的多孔復(fù)合纖維，磷酸釩鋰納米纖維直徑為300?360nm，磷酸釩鋰納米纖維中碳的質(zhì)量含量為30%。
[0062 ]本實(shí)施例的磷酸釩鋰正極材料的制備方法，包括以下步驟:
[0063](I)取0.5mL的硝酸、1.26g草酸溶解于N-N-二甲基甲酰胺中，磁力攪拌直至溶液澄清;然后向澄清溶液中加入0.585g偏礬酸銨、0.865g磷酸(質(zhì)量含量85%)和0.765g乙酸鋰，在常溫下磁力攪拌直至各物質(zhì)完全溶解，得到磷酸釩鋰溶膠紡絲液；
[0064](2)向步驟(I)所得的磷酸f凡鋰溶膠紡絲液中加入1.484 X I O—2g六水硝酸鎳，在常溫下進(jìn)行磁力攪拌，直至六水硝酸鎳完全溶解，得到溶液A;
[0065](3)取4g聚丙烯腈(PAN)加入30g N，N_二甲基甲酰胺(DMF)中，在常溫下磁力攪拌，得到澄清溶膠B;
[0066](4)將溶液A逐滴加入溶膠B中，并在常溫下磁力攪拌12h后，得到澄清的溶膠；
[0067](5)將步驟(4)后得到的溶膠在20kV電壓下靜電紡絲，得到前驅(qū)體纖維膜；
[0068](6)將前驅(qū)體纖維膜經(jīng)280°C預(yù)氧化處理4h后，用兩塊光滑石墨板夾緊固定，置于N2氣氛爐中，在850°C的溫度下反應(yīng)1h，即得到磷酸釩鋰正極材料。
[0069]本實(shí)施例所制備的磷酸釩鋰為單斜相，無其他雜相;磷酸釩鋰單晶納米線主要嫁接生長在磷酸釩鋰?yán)w維主干上，但有部分單獨(dú)存在，磷酸釩鋰單晶納米線直徑平均為10nm，長度為6?1um ；磷酸f凡鋰納米纖維由磷酸銀鋰顆粒和活性炭纖維組成，磷酸銀鋰納米纖維直徑為300?360nm，磷酸釩鋰納米纖維中碳含量為30%。磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的磷酸釩鋰正極材料，該磷酸釩鋰正極材料厚度為87um，孔隙率為80%，具有柔韌性，可以任意彎折。
[0070]將本實(shí)施例制備的磷酸釩鋰材料直接熱處理后進(jìn)行裁片，得到正極片，按常規(guī)方法組裝鈕扣電池進(jìn)行測試。電池在3.0-4.8V電壓區(qū)間、電流密度分別為1C、5C、10C下進(jìn)行充放電，首次電容量分別達(dá)到191.1mAh/g，120.2mAh/g和106.0mAh/g，循環(huán)600圈后，容量保持在137.2mAh/g，96.3mAh/g和88.4mAh/g0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種磷酸釩鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸釩鋰正極材料主要由磷酸釩鋰單晶納米線和磷酸釩鋰納米纖維交叉組成，所述磷酸釩鋰正極材料呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2.如權(quán)利要求1所述的磷酸釩鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸釩鋰納米線主要嫁接生長于所述磷酸釩鋰納米纖維的表面。3.如權(quán)利要求1所述的磷酸釩鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸釩鋰正極材料的厚度為20?20011111，孔隙率為60%?80%。4.如權(quán)利要求1所述的磷酸釩鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸釩鋰單晶納米線的直徑為10?30nm，長度為I OOnm?1um。5.如權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的磷酸釩鋰正極材料，其特征在于，所述磷酸釩鋰納米纖維是由磷酸釩鋰納米顆粒鑲嵌在活性炭基底中形成的多孔復(fù)合纖維;所述磷酸釩鋰納米纖維直徑為130?360nm，所述磷酸釩鋰納米纖維中碳的質(zhì)量含量為15%?30%。6.一種如權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)所述的磷酸釩鋰正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)制備磷酸釩鋰溶膠紡絲液； (2)在步驟(I)制備的磷酸釩鋰溶膠紡絲液中加入硝酸鎳或醋酸鎳，攪拌至硝酸鎳或醋酸鎳溶解完全； (3)向步驟(2)后的溶液中逐滴加入聚丙烯腈-N，N-二甲基甲酰胺溶膠，并攪拌，得到澄清的溶膠； (4)將步驟(3)得到的澄清的溶膠進(jìn)行靜電紡絲，得到前驅(qū)體纖維膜； (5)將步驟(4)所得的前驅(qū)體纖維膜經(jīng)預(yù)氧化處理后，置于他氣氛爐中熱處理，即得到所述磷酸釩鋰正極材料。7.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中，熱處理過程中，將預(yù)氧化處理后的前驅(qū)體纖維膜用兩塊石墨板夾緊固定；熱處理的溫度為800?850°C，時間為10?30小時。8.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，磷酸釩鋰溶膠紡絲液的配制過程具體為:先將硝酸和草酸溶解于N-N-二甲基甲酰胺中，攪拌;然后向所得溶液中按理論質(zhì)量比加入偏礬酸銨、質(zhì)量濃度為85 %的磷酸和乙酸鋰，攪拌直至各物質(zhì)完全溶解，即得到所述磷酸釩鋰溶膠紡絲液。9.如權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，硝酸鎳或醋酸鎳的加入量占磷酸釩鋰摩爾數(shù)的0.1 %?I % ; 所述步驟(3)中，聚丙烯腈-N，N-二甲基甲酰胺溶膠是聚丙烯腈溶于N，N-二甲基甲酰胺中，經(jīng)磁力攪拌得到;所述聚丙烯腈與N，N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為4:30; 所述步驟(4)中，靜電紡絲在20?24kV的電壓下進(jìn)行； 所述步驟(5)中，預(yù)氧化處理在280 V下進(jìn)行，預(yù)氧化處理時間為2?4h。10.—種如權(quán)利要求1?5任一項(xiàng)所述的磷酸f凡鋰正極材料或權(quán)利要求6?9任一項(xiàng)所述的制備方法獲得的磷酸釩鋰正極材料的應(yīng)用，其特征在于，將所述磷酸釩鋰正極材料直接用作鋰離子電池自支撐正極。
【文檔編號】H01M4/58GK106067550SQ201610705807
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年8月23日
【發(fā)明人】景茂祥, 皮智超, 李井泉, 翟洪愛, 沈湘黔, 習(xí)小明, 覃事彪
【申請人】長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司