專(zhuān)利名稱(chēng)：：溶膠-凝膠法制備鈦摻雜的磷酸釩鋰鋰離子電池正極材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種溶膠-凝膠法制備鈦摻雜的磷酸釩鋰鋰離子電池正極材料。
背景技術(shù)：
：Li3V2(P04)3材料具有可逆性能好，原材料豐富、比容量高(理論容量為197mAh/g)等優(yōu)點(diǎn)。^f旦它具有以下缺點(diǎn)阻礙了它的實(shí)際應(yīng)用(1)合成中V3+易氧化成V5+,不易得到單相的Li3V2(P04)3(2)鋰離子在Li3V2(P04)3中擴(kuò)散困難，導(dǎo)致活性材料的利用率^f氐；(3)Li3V2(P04)3本身的電導(dǎo)率也纟W氐，導(dǎo)致它大電流放電性能差?，F(xiàn)有的研究通過(guò)以下幾方面來(lái)提高Li3V2(P04)3的性能(1)采用惰性氣氛來(lái)保護(hù)V3+;(2)合成小粒徑的Li3V2(P04)3提高鋰離子的擴(kuò)散能力；(3)加導(dǎo)電劑來(lái)提高電導(dǎo)率。目前文獻(xiàn)報(bào)道合成Li3V2(P04)3材料主要采用氬氣還原法和高溫碳熱還原法。氫氣還原法由于采用純H2作為還原劑，在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)由于H2的易燃易爆性質(zhì)而非常危險(xiǎn)，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。而且所合成材料粒徑的分布不均勻、且導(dǎo)電性能低等缺點(diǎn)。高溫碳熱還原法由于需要的反應(yīng)溫度比較高，因而所合成的材料粒徑分布不均勻、導(dǎo)電性能和循環(huán)性能不好。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種采用新型溶膠-凝膠方法制備鈥摻雜的磷酸釩鋰鋰離子電池正極材料。以解決磷酸釩鋰材料衰減性能快等問(wèn)題、同時(shí)摻雜后的樣品粒徑分布均勻、細(xì)小、電導(dǎo)率提高、降低燒結(jié)溫度，降低成本，提高了樣品的電化學(xué)性能，簡(jiǎn)化了工藝，4吏之易于工業(yè)化的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟將偏釩酸銨、鋰鹽、磷酸鹽和金屬酯類(lèi)按摩爾比為2-2.2:3-3.3:3-3.3:0.10-0.25混合均勻后,在惰性氣體的保護(hù)下于400°C-700°C燒結(jié)5-20h，冷卻后即為成品Li3V2(P04)3。所述鋰鹽為醋酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰和氟化鋰中的一種。所述磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鉀和磚酸鈉中的一種。所述金屬酯類(lèi)為鈦酸四丁酯、鈦酸丁酯、鈦酸正丁酯和鈦酸異丙酯中的一種。所述的惰性氣體為氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N。本發(fā)明直接使用五價(jià)釩作原料，解決了釩離子容易氧化問(wèn)題；降低了燒結(jié)溫度，可以有效地抑制樣品晶粒的過(guò)分長(zhǎng)大，使所合成材料粒徑分布均勻、細(xì)小、鈥摻雜后提高了樣品的電導(dǎo)率；合成溫度400^700。C之間可調(diào)，可得到不同粒度的材料；方法簡(jiǎn)單方便、易于控制；樣品的充放電性能和循環(huán)性能提高，降低了成本。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的3號(hào)樣品Li3V2(P04)3的XRD圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的3號(hào)樣品Li3V2(P04)3的SEM圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的3號(hào)樣品Li3V2(P04)3的首次充》文電曲線。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的3號(hào)樣品Li3V2(P04)3的循環(huán)性能曲線。具體實(shí)施方式實(shí)施例1:將0.2mol偏釩酸銨和O.33mol醋酸鋰、0.32mol石舜酸氳二銨溶于水后，加入到O.lOmol鈦酸四丁酯中混合均勻后，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下分別于400°C、500°C、600°C、700。C分別燒結(jié)5h，冷卻后即為成品Li3V2(P04)3。所得到的產(chǎn)物經(jīng)X射線衍射分析，表明均為L(zhǎng)i3V2(P04)3，沒(méi)任何雜相，通過(guò)SEM可得到產(chǎn)物的粒徑在0.1pm左右。將所得到的產(chǎn)物組裝成實(shí)驗(yàn)扣式電池測(cè)其充放電比容量和循環(huán)性能，在1C的倍率下進(jìn)行充放電，其首次放電容量和循環(huán)50次后放電容量見(jiàn)表1。表1實(shí)施例1的實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>實(shí)施例2:將0.21mol偏釩酸銨和0.32mol醋酸鋰、0.31mol磷酸氬二銨溶于水后，加入到0.15mol鈦酸四丁酯中混合均勻后,在氬氣的保護(hù)下分別于600。C分別燒結(jié)5、10、15和20h，冷卻后即為成品Li3V2(P04)3。所得到的產(chǎn)物經(jīng)X射線衍射分析，表明均為L(zhǎng)i3V2(P04)3,沒(méi)任何雜相，通過(guò)SEM可得到產(chǎn)物的粒徑在0.1nm左右。將所得到的產(chǎn)物組裝成實(shí)驗(yàn)扣式電池測(cè)其充放電比容量和循環(huán)性能，在1C的倍率下進(jìn)行充放電，其首次放電容量和循環(huán)50次后放電容量見(jiàn)表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例3:將0.22mol偏釩酸銨和0.31mol醋酸鋰、0.30mol磷酸氫二銨溶于水后，加入到0.20mol鈦酸四丁酯中混合均勻后，在氬氣的保護(hù)下于分別于450°C、550°C、650°C、700。C分別燒結(jié)20h，冷卻后即為成品Li3V2(P04)3。所得到的產(chǎn)物經(jīng)X射線衍射分析，表明均為L(zhǎng)i3V2(P04)3，沒(méi)任何雜相，通過(guò)SEM可得到產(chǎn)物的粒徑在0.1pm左右。將所得到的產(chǎn)物組裝成實(shí)驗(yàn)扣式電池測(cè)其充放電比容量和循環(huán)性能，在1C的倍率下進(jìn)行充放電，其首次放電容量和循環(huán)50次后放電容量見(jiàn)表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例4:將0.23mol偏釩酸銨和0.30mol醋酸鋰、0.33mol磷酸氳二銨溶于水后，加入到0.25mol鈦酸四丁酯中混合均勻后,在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下分別于550。C分別燒結(jié)6、9、12、19h，冷卻后即為成品Li3V2(P04)3。所得到的產(chǎn)物經(jīng)X射線衍射分析，表明均為L(zhǎng)i3V2(P04)3,沒(méi)任何雜相，通過(guò)SEM可得到產(chǎn)物的粒徑在O.lum左右。將所得到的產(chǎn)物組裝成實(shí)驗(yàn)扣式電池測(cè)其充放電比容量和循環(huán)性能，在1C的倍率下進(jìn)行充放電，其首次放電容量和循環(huán)50次后放電容量見(jiàn)表4。表4實(shí)施例4的實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求1.一種溶膠-凝膠法制備鈦摻雜的磷酸釩鋰鋰離子電池正極材料，其特征在于具體步驟為將偏釩酸銨、鋰鹽、磷酸鹽和金屬酯類(lèi)按摩爾比為2-2.2∶3-3.3∶3-3.3∶0.10-0.25混合均勻后，在惰性氣體的保護(hù)下于400℃-700℃燒結(jié)5-20h，冷卻后即為成品Li3V2(PO4)3；所述鋰鹽為醋酸鋰、氯化鋰、硝酸鋰和氟化鋰中的一種；所述磷酸鹽為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸鉀和磷酸鈉中的一種；所述金屬酯類(lèi)為鈦酸四丁酯、鈦酸丁酯、鈦酸正丁酯和鈦酸異丙酯中的一種；所述的惰性氣體為氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種溶膠-凝膠方法制備鈦摻雜的磷酸釩鋰鋰離子電池正極材料。將偏釩酸銨、鋰鹽、磷酸鹽和金屬酯類(lèi)按摩爾比為2-2.2∶3-3.3∶3-3.3∶0.10-0.25混合均勻后，在惰性氣體的保護(hù)下于400℃-700℃燒結(jié)5-20h，冷卻后即為成品Li₃V₂(PO₄)₃。本發(fā)明解決了釩離子容易氧化問(wèn)題，降低了燒結(jié)溫度，降低了成本，提高了樣品的電導(dǎo)率以及充放電性能和循環(huán)性能。文檔編號(hào)C01B25/45GK101445229SQ20091011380公開(kāi)日2009年6月3日申請(qǐng)日期2009年1月6日優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日發(fā)明者劉樂(lè)通,劉勇平,劉潔群,健王,鐘勝奎申請(qǐng)人:桂林工學(xué)院