正极材料，采用常规的方法组装成扣式电池，然后进行电化学性 能测试。
[0031] 从图11中可知0. 2C倍率下实施例3制备的样品室温首次放电比容量为152mAh/ g，而0°C首次放电比容量为137mAh/g，-20°C首次放电比容量为115mAh/g。从图12中可知 1C倍率下对比实施例制备的样品室温首次放电比容量为132mAh/g，而0°C首次放电比容量 为119mAh/g，-20°C首次放电比容量为91mAh/g。从图3中可知1C倍率下对比实施例制备 的样品循环50次后的容量保持率为88%。从图4和5可知在0°C和_20°C对比实施例电荷 转移电阻分别为32Q和199 0。
[0032] 与对比实施例进行比较表明，进行3% &02包覆后低温电化学性能也有不同程度 的提高，特别是循环性能提高较显著。
[0033] 实施例4 将6. 22g柠檬酸溶于30mL去离子水中，倒入装有2. 70g五氧化二钒的烧杯中，在磁力 加热搅拌器上恒温50°C搅拌60分钟，形成深蓝色溶液。将5. 13g磷酸二氢铵和1. 68g碳酸 锂分别溶于30mL去离子水中，加入到上述深蓝色溶液中，在磁力加热搅拌器上恒温50°C搅 拌1小时。用乙酸调节pH值至4,使混合液体在磁力加热搅拌器上恒温50°C搅拌1小时。 升温至80°C，继续搅拌使溶剂蒸发形成深蓝色湿凝胶，放入85°C烘箱内静置1天形成干凝 胶。将干凝胶用研钵研磨30分钟呈蓝绿色粉末状。再将蓝绿色粉末在含氢8%(体积比)的 氢氮混合气下350°C保温4小时，排除氨气和水汽等气体。之后升温至750°C保温8小时， 自然冷却至室温，将粉体研磨1小时后过300目筛，即可得到碳包覆磷酸钒锂制品。将得到 的4g碳包覆磷酸钒锂粉体分散到100mL去离子水中形成悬浮液，加入2mL质量分数0. 8%的 PVA溶液超声振荡30分钟后于室温下搅拌4小时。称取1. 24g六水硝酸铈溶于25mL去离 子水中形成溶液，然后逐滴加入到碳包覆磷酸钒锂悬浮液中，于室温下继续搅拌3小时，然 后在60°C的加热条件下搅拌2小时后升温到85°C继续搅拌直至水份蒸发得到糊状物。将 得到的糊状物放入烘箱90°C下干燥15小时，之后研磨30分钟过300目筛得到黑色粉体。 再将黑色粉体置于管式炉中，在氩气氛下650°C热处理5小时，研磨1小时过300目筛，得到 质量分数为12%Ce02与碳复合包覆磷酸钒锂的锂离子电池正极材料，记为Ce-12。
[0034] 以Ce-12粉末作为正极材料，采用常规的方法组装成扣式电池，然后进行电化学 性能测试。对电池进行倍率性能、循环性能以及交流阻抗测试。结果表明电化学性能改善 不甚明显。
[0035] 实施例5 将6. 22g柠檬酸溶于30mL去离子水中，倒入装有2. 70g五氧化二钒的烧杯中，在磁力 加热搅拌器上恒温50°C搅拌60分钟，形成深蓝色溶液。将5. 13g磷酸二氢铵和1. 68g碳酸 锂分别溶于30mL去离子水中，加入到上述深蓝色溶液中，在磁力加热搅拌器上恒温50°C搅 拌1小时。用乙酸调节pH值至4,使混合液体在磁力加热搅拌器上恒温50°C搅拌1小时。 升温至80°C，继续搅拌使溶剂蒸发形成深蓝色湿凝胶，放入85°C烘箱内静置1天形成干凝 胶。将干凝胶用研钵研磨30分钟呈蓝绿色粉末状。再将蓝绿色粉末在含氢8%(体积比)的 氢氮混合气下350°C保温4小时，排除氨气和水汽等气体。之后升温至750°C保温8小时， 自然冷却至室温，将粉体研磨1小时后过300目筛，即可得到碳包覆磷酸钒锂制品。将得到 的4g碳包覆磷酸钒锂粉体分散到100mL去离子水中形成悬浮液，加入2mL质量分数0. 8%的 PVA溶液超声振荡30分钟后于室温下搅拌4小时。称取0. 03g六水硝酸铈溶于25mL去离 子水中形成溶液，然后逐滴加入到碳包覆磷酸钒锂悬浮液中，于室温下继续搅拌3小时，然 后在60°C的加热条件下搅拌2小时后升温到85°C继续搅拌直至水份蒸发得到糊状物。再 将得到的糊状物放入烘箱90°C下干燥15小时，之后研磨30分钟过300目筛得到黑色粉体。 再将黑色份体置于管式炉中，在氩气氛下650°C热处理5小时，研磨1小时过300目筛，得到 质量分数为〇. 2%Ce02与碳复合包覆磷酸钒锂的锂离子电池正极材料，记为Ce-0. 2。
[0036] 以Ce-0. 2粉末作为正极材料，采用常规的方法组装成扣式电池，然后进行电化学 性能测试。对电池进行倍率性能、循环性能以及交流阻抗测试。结果表明电化学性能有一 定程度的改善。
【主权项】
1. 一种具有低温电化学性能的磷酸钒锂正极材料，其特征在于：其成分包括：碳包覆 磷酸钒锂和CeO 2，其中Ce(V#量占磷酸钒锂质量百分比为0. 2-12%。2. 根据权利要求1所述的一种具有低温电化学性能的磷酸钒锂正极材料，其特征在 于：铈源为六水硝酸铈。3. 根据权利要求1所述的一种具有低温电化学性能的磷酸钒锂正极材料，其特征在 于：所述碳包覆磷酸钒锂由溶胶凝胶法合成。4. 如权利要求1、2或3所述的一种具有低温电化学性能的磷酸钒锂正极材料的制备方 法，其特征在于：制备步骤如下： (1) 将柠檬酸溶于去离子水中后加入五氧化二钒粉末，恒温搅拌； (2) 将磷酸二氢铵和碳酸锂分别溶于去离子水中，然后倒入步骤（1)溶液中，加入乙酸 调节PH值；恒温持续搅拌，再升温至70-90°C形成湿凝胶；再将湿凝胶放入烘箱中，形成干 凝胶，研磨后得到蓝绿色粉末； (3) 将步骤（2)的蓝绿色粉末放入石英管式炉内，通入氢氮混合气体，于300-400°C保 温3. 5-5小时，之后升温至700-80(TC保温7-9小时，自然冷却到室温；研磨、过筛后得到碳 包覆磷酸轨锂粉体； (4) 将步骤（3 )的碳包覆磷酸钒锂粉体和六水硝酸铈按比例称量，将碳包覆磷酸钒锂粉 体分散到去离子水中形成悬浮液，将六水硝酸铈溶于去离子水中形成溶液，其中在碳包覆 磷酸钒锂悬浮液中加入质量分数为0. 8%聚乙烯醇溶液并超声振荡30-40分钟后，于室温下 搅拌3-5小时； (5) 将步骤（4)所得六水硝酸铈溶液逐滴加入到碳包覆磷酸钒锂悬浮液中，于室温下继 续搅拌3-5小时，然后在60-70°C的加热条件下搅拌2-3小时后升温到80-90°C继续搅拌直 至水份蒸发，得到糊状物； (6) 将步骤（5)所得糊状物放入烘箱，于80-95°C下干燥14-16小时，研磨，得到黑色粉 体； (7 )将步骤（6 )过筛后的黑色粉体置于管式炉中，在氢氮混合气氛中600-700°C热处理 4-6小时，再次研磨、过筛，得到磷酸钒锂正极材料。5. 根据权利要求4所述的一种具有低温电化学性能的磷酸钒锂正极材料的制备方法， 其特征在于：所述氢氮混合气体为含氢量为8%体积比的氢氮气。
【专利摘要】本发明公开了一种具有低温电化学性能的磷酸钒锂正极材料，其特征在于：其成分包括：碳包覆磷酸钒锂和CeO2，其中CeO2含量占磷酸钒锂质量百分比为0.2-12%；铈源为六水硝酸铈；所述碳包覆磷酸钒锂由溶胶凝胶法合成。采用溶胶凝胶法合成碳包覆磷酸钒锂，形成纳米层结构的磷酸钒锂，使得合成的磷酸钒锂材料颗粒细小、颗粒尺寸分布范围窄，比表面积大大增加，C层阻碍颗粒生长并提供颗粒间良好的电接触。反应中形成的CeO2修复不完整的C网络，形成趋于连续的复合包覆层，复合包覆层提供了颗粒间高导电性纳米层，使颗粒具有低的电荷转移电阻，和高的电导率，进而降低电池正极电极极化，降低电池内阻，提高了低温下电化学性能。
【IPC分类】H01M4/139, H01M4/58, H01M10/058, H01M4/583
【公开号】CN104979558
【申请号】CN201510357130
【发明人】江虹, 郭瑞松, 徐江海, 韩跃武, 刘志超, 吴琛
【申请人】贵州广播电视大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月25日