制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102496720A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102496720A(43)申请公布日2012.06.13(21)申请号201110423066.8(22)申请日2011.12.16(71)申请人重庆市科学技术研究院地址401121重庆市渝北区北部新区黄山大道杨柳路2号(72)发明人王联薛雯娟李湘李权李成蒋显全余武皮晓青潘复生(74)专利代理机构重庆市前沿专利事务所50211代理人郭云(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/58(2010.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书33页页附图附图22页(54)发明名称制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法(57)摘要本发明公开了一种制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法，由以下两个步骤完成：（1）用湿式配位法将配位剂和与制备磷酸钒锂的原料进行充分均匀混合得到前驱体；（2）将该前驱体经过两次回炉烧结得到产品。本发明能耗低、工艺简单、易于操作，应用该法合成的锂离子电池正极材料磷酸钒锂的活性和选择性高，稳定性好。该技术具有广泛的适用性，还可用于其他锂离子电池正极材料的合成制备，应用前景十分广阔。CN1024967ACN102496720A权利要求书1/1页1.一种制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法，由以下两个步骤完成：（1）用湿式配位法将配位剂和与制备磷酸钒锂的原料进行充分均匀混合得到前驱体；（2）将该前驱体经过两次回炉烧结得到产品。2.根据权利要求1所述制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法，其特征在于：具体的操作步骤为：（1）称取锂源、钒源充分混合研磨后加入磷源和配位剂，其中锂源、钒源、磷源和配位剂的摩尔比为3:2:3:0.5-2.0，搅拌，同时加入去离子水直至混合物料逐渐变为浅蓝色泥浆为止；（2）将上述泥浆液静置10-30分钟，用氨水调PH值为中性，然后移入真空干燥箱中在70-90℃下干燥2-6小时；取出研磨后再放入烘箱中在200-270℃下烘烤2-5小时，然后置入惰性气氛保护炉内进行第一次烧结，烧结温度600-670℃，保温100-240分钟，炉内自然冷却至室温得到初级产物；然后将初级产物再放入惰性气氛保护炉内进行第二次烧结，烧结温度650-750℃，保温30-60分钟后自然冷却到室温得到高石墨化碳包覆磷酸钒锂。3.根据权利要求2所述制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法，其特征在于：所述锂源为草酸锂、醋酸锂、碳酸锂、氢氧化锂中的至少一种。4.根据权利要求2所述制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法，其特征在于：所述钒源为二氧化钒、五氧化二钒、偏钒酸铵中的至少一种。5.根据权利要求2所述制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法，其特征在于：所述磷源为磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸锂、磷酸中的至少一种。6.根据权利要求2所述制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法，其特征在于：所述配位剂为柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸中的至少一种。2CN102496720A说明书1/3页制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法技术领域[0001]本发明涉及一种制备锂离子电池正极材料的方法，特别涉及一种制备碳包覆的正极材料磷酸钒锂的方法。背景技术[0002]作为锂离子电池正极材料之一，磷酸钒锂（其化学式为Li3V2(PO4)3，以下同）拥有独特网状架构和脱嵌锂离子的性能,其最高理论比容量、放电电压平台、本征电导率和比能量均高于LiFePO4，因而具有巨大的发展前景。但Li3V2(PO4)3其独特的网状结构使得电子电导率偏低，导致其应用在纯电动汽车（EV）上时加速性能不佳。为此常用取代、掺杂和碳包覆来改进其倍率性能。目前碳包覆特别是原位碳包覆是有效提高磷酸钒锂性能的最佳技术途径。该技术对磷酸钒锂性能影响与碳源、包覆碳层组成、包覆碳层厚度等因素相关，其中包覆碳层厚度决定了磷酸钒锂复合材料的振实密度；碳源则影响材料颗粒表面的导电网络发育的完整性，例如含有苯环结构的有机碳源中大量的C原子以SP2杂化成键，在热解过程中形成石墨化碳机率高；包覆层中无序碳与石墨化碳组分比决定了包覆层的导电特性。另一方面，目前工业上常采用固相烧结来制备。该方法由于原料混合不够均匀且一般需在高温(≥850℃)下长时间(≥6小时)烧结合成，导致化学计量比不易精确控制且材料颗粒发育过大，易产生杂质相，导致材料生产的批量一致性难题。而实验室采用的液相合成法在规模化生产时对设备要求很高，过程控制复杂。容易出现亚态离子易被氧化而使材料批次稳定性不易控制，水电资源能源消耗大等问题。特别是材料振实密度较低，材料的加工如（混合和涂布）非常困难。以上原因造成了当前磷酸钒锂仍停留在试产或小批量阶段。发明内容[0003]本发明的目的就在于提供一种工艺简单，适合批量化生产、产品性能好的制备高石墨