专利名称：一种锂离子电池正极材料磷酸锂钒制备方法
技术领域：
本发明涉及电池材料技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池正极材料磷酸锂钒制备方法。
背景技术：
现代时代的进步，用电器具不断的小型化、多功能化，相应的对于电池的要求也在不断提高。锂离子电池具有许多优点电压平台高，比容量高，循环寿命长，自放电低，无记忆效应等。他在电动汽车和储能设备上具有巨大的应用前景。锂离子电池的性能很大程度很大程度上取决于正极材料。层状钴酸锂正极材料是普遍应用的商业化锂离子电池正极材料。但是由于钴价格昂贵并且有毒，循环稳定性较差，在过充和过热时会分解，可能引起电池爆炸，存在潜在的安全因素，所以一直在寻找可以代替钴酸锂的正极材料。1997年，Goodenough课题小组首次报道了橄榄石结构的磷酸铁锂具有可逆的嵌脱锂离子的功能，并且磷酸盐结构稳定、安全性能良好，无毒，原料价格便宜，被认为是锂离子电池理想的正极材料。但是磷酸铁锂电导率和锂离子扩散系数较低，因此寻找新的可以替代的材料成为耽误之际。近年来，一种新的正极材料-磷酸钒锂，不断得到人们的关注。 我国钒资源及其丰富，是钒资源储量大国，利用我国丰富的钒资源，合成锂离子电池正极材料磷酸钒锂，将具有重大的社会意义和经济效益。磷酸钒锂的合成方法通常包括溶胶凝胶法、高温固相法等。但是这些方法都需要较高的合成温度和较长的合成时间，浪费能源。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的之一在于，提供了一种锂离子电池正极材料磷酸钒锂的制备方法。用该方法不仅备工艺简单，而且制得的磷酸钒锂不仅放电电压平台较高，电化学性能良好，而且具有较好的倍率性能和较好的循环稳定性。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种锂离子电池正极材料磷酸锂钒制备方法，包括如下制备步骤A、将钒源、锂源、磷酸盐和碳源按照化学计量比称重，放入球磨罐中；B、称取玛瑙球，放入球磨罐中，加入球磨助剂，以200 800r/min球磨2 8h。C、球磨后的混合物在惰性气体保护下250 400°C预烧2 他；D、先将预烧后的混合物埋入微波吸收体中，然后整体放入微波炉中以200w 1200w功率烧制3 60min。较佳地，步骤A中所述的钒源为五氧化二钒氧化钒、三氧化二钒、四氧化二钒中的一种或几种组合物。较佳地，步骤A中所述的磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸二氢锂中的一种或几种组合物。
较佳地，步骤A中所述的锂源为氢氧化锂、氟化锂、，硝酸锂、碳酸锂、醋酸锂、磷酸二氢锂中的一种或几种组合物。较佳地，步骤C中所述的惰性气体为氮气或氩气。较佳地，步骤D中所述的微波吸收体为超导炭黑、石墨、或乙炔黑中。较佳地，按照摩尔比计算，步骤A中所述的钒源锂源磷酸盐=1:2.8 3.2 3，加入占原料质量分数20%碳源。本发明包括制备工序先钒源、锂源、磷酸盐和碳源的球磨，然后在惰性气体保护下预烧，接着埋入微波吸收体后放入微波炉中烧制；本发明针对常规材料制备方法需要高温和较长的反应时间等缺点，采用球磨微波法合成锂离子正极材料磷酸钒锂的方法。它利用微波震动偶极距来产生热量的原理，在短时间内利用较少的能源就能制备出磷酸钒锂， 从而节约时间，节约能源。总之本发明具有如下优点(1)、制备工艺简单，生产成本低，便于实现工业化生产；(2)、加热时间短，节约能源，降低生产成本；(3)、该方法利用了我国丰富的钒资源，解决了钴资源的不足。尤其是用该方法合成的锂离子电池正极材料磷酸钒锂具有制备工艺简单，放电电压平台较高，电化学性能良好，具有较好的倍率性能和较好的循环稳定性。
图1为本发明在5C倍率下首次从放电曲线；图2为本发明循环寿命图。
具体实施例方式实施例1一种锂离子电池正极材料磷酸锂钒制备方法取五氧化二钒3. 6376g、磷酸二氢锂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，在通有惰性气体的管式炉中350°C预烧4h。把预烧后的样品压片，直径1cm，厚0. 5cm。埋入石墨中，放入微波炉，微波功率640W，微波加热12min， 制得锂离子电池正极材料磷酸钒锂。实施例2一种锂离子电池正极材料磷酸锂钒制备方法取五氧化二钒1. 8188g、碳酸锂1. 1084g、磷酸二氢铵3. 4506g柠檬酸3. 1889g，置于球磨罐中，加入2mL丙酮，440r/min球磨他。取出，在通有氩气气体的管式炉中350°C预烧4h。把预烧后的样品压片，直径1cm，厚0. 5cm。埋入SP中，放入微波炉，微波功率480W， 微波加热lOmin，制得锂离子电池正极材料磷酸钒锂。以上所述仅为了是本领域技术人员理解本发明所列举的几个具体实施例，并非用来限制本发明所要求保护的范围。故凡以本发明权利要求所述的特征、结构及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。性能测试将本发明所得的磷酸钒锂作为活性材料、并与导电剂、粘结剂按80 10 10混合，压成直径Icm的圆形电极片，以锂片为对电极，lmol/L的LiPF6/ (EC DMC=I l，volum)为电解液，PE/PP/PE三层复合微孔膜为隔膜，组装成扣式2032 电池，再5C倍率下进行充放电测试，电压范围3. 0 4. 3V，结果如图1和图2所示，首次放电比容量为100. 62mAh/g, 300个循环后放电比容量仍达92. 37mAh/g。
权利要求
1.一种锂离子电池正极材料磷酸锂钒的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤A、将钒源、锂源、磷酸盐和碳源按照化学计量比称重，放入球磨罐中；B、称取玛瑙球，放入球磨罐中，加入乙醇或去离子水，以200 800r/min球磨2 8h。C、球磨后的混合物在惰性气体保护下250 400°C预烧2 他；D、先将预烧后的混合物埋入微波吸收体中，然后整体放入微波炉中以200 1200w功率烧制3 60min。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤A中所述的钒源为五氧化二钒、三氧化二钒、四氧化二钒中的一种或几种组合物。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤A中所述的磷酸盐为磷酸二氢铵、 磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸二氢锂中的一种或几种组合物。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤A中所述的锂源为氢氧化锂、氟化锂、，硝酸锂、碳酸锂、醋酸锂、磷酸二氢锂中的一种或几种组合物。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤C中所述的惰性气体为氮气或氩气。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤D中所述的微波吸收体为超导炭黑、石墨、乙炔黑中的一种或几种组合物。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，按照摩尔比计算，步骤A中所述的钒源锂源磷酸盐=1 2. 8 3. 2 3，加入占原料质量分数20%的碳源。
全文摘要
本发明涉及电池材料技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池正极材料磷酸锂钒的制备方法；其制备工序为先将钒源、锂源、磷酸盐和碳源球磨混合均匀，然后在惰性气体保护下预烧，接着埋入微波吸收体中放入微波炉中烧制；本发明不仅制备工艺简单，生产成本低，便于实现工业化生产；而且加热时间短，节约能源，降低了生产成本，同时该方法利用了我国丰富的钒资源，解决了钴资源的不足；尤其是用该方法合成的锂离子电池正极材料磷酸钒锂不仅放电电压平台较高、电化学性能良好，而且具有较好的倍率性能和较好的循环稳定性。
文档编号H01M4/58GK102394302SQ20111040957
公开日2012年3月28日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者刘 东, 唐致远, 李中延, 毛文峰, 罗永莉, 闫继, 马莉 申请人:东莞市迈科新能源有限公司, 东莞市迈科科技有限公司, 东莞市迈科锂离子电池工业节能技术研究院