本發明專利技術公開了一種鋰離子電池多核型核殼結構磷酸鹽系復合正極材料的制備方法，屬于鋰離子電池技術領域。其特征在于：采用“化學還原-固相燒結”技術制備鋰離子電池復合正極材料xLiVPO4F·yLi3V2(PO4)3·(1-x-y)LiVOPO4。包括以下步驟：(1)配料；(2)加入碳源作為還原劑，機械活化；然后在真空烘箱干燥處理，得到復合前軀體；(3)將步驟(2)所得復合前軀體在燒結爐中于非氧化氣氛下600-800℃煅燒1-24H，自然降溫至300-700℃，燒結1～10H，得到多核型核殼結構xLiVPO4F·yLi3V2(PO4)3·(1-x-y)LiVOPO4復合正極材料。本發明專利技術制備的復合正極材料，通過自身氧化還原反應形成了核的成份由內向外依次是LiVPO4F、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4，最外層由碳包覆的微觀結構。所得材料，結構成份特殊，電化學性能優良，充放電平臺較多，荷電狀態易控，適用于動力電池。
【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了，屬于鋰離子電池
。其特征在于：采用“化學還原-固相燒結”技術制備鋰離子電池復合正極材料xLiVPO4F·yLi3V2(PO4)3·(1-x-y)LiVOPO4。包括以下步驟：(1)配料；(2)加入碳源作為還原劑，機械活化；然后在真空烘箱干燥處理，得到復合前軀體；(3)將步驟(2)所得復合前軀體在燒結爐中于非氧化氣氛下600-800℃煅燒1-24H，自然降溫至300-700℃，燒結1～10H，得到多核型核殼結構xLiVPO4F·yLi3V2(PO4)3·(1-x-y)LiVOPO4復合正極材料。本專利技術制備的復合正極材料，通過自身氧化還原反應形成了核的成份由內向外依次是LiVPO4F、Li3V2(PO4)3、LiVOPO4，最外層由碳包覆的微觀結構。所得材料，結構成份特殊，電化學性能優良，充放電平臺較多，荷電狀態易控，適用于動力電池?！緦＠f明】
本專利技術涉及一種鋰離子電池正極材料的制備方法，具體是一種采用“化學還原-固相燒結”技術制備鋰離子電池多核型核殼結構磷酸鹽系復合正極材料的方法。屬于鋰離子電池
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技術介紹
隨著電子信息時代的到來，為滿足日益增長的各種移動設備的能源需求，發展壽命長、比功率大、成本低、無污染的高性能二次鋰離子電池已經成為當今研究的趨勢。鋰離子電池正極材料作為鋰離子電池的關鍵組成部分，發展廉價、高循環性能、高安全性能的正極材料是目前全球研究的熱點。磷酸鹽系正極材料憑借其安全環保、成本低廉、結構穩定等優點而成為當前人們研究的重點。然而在這些聚陰離子磷酸鹽系正極材料材料中，包括已經商業化或可能商業化的材料LiFePO4, LiMnPO4, LiVPO4F, Li3V2 (PO4) 3等在實際應用中都受限于如電子電導率低、離子傳輸慢等動力學因素。傳統的改性方法通常是通過碳包覆、體相摻雜、顆粒尺寸納米化來提高其動力學因素，而類似于這些方法，采用兩種或兩種以上具有不同優點、性能差異的材料進行復合也是對材料改性的一個方法，而且制備形貌特殊的多核型核殼結構對材料電化學性能也有很大的改進作用。另外，制備多平臺的電池材料也有利于電池的荷電狀態(SOC)的控制，減少了動力電池的成本。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種利用“化學還原-固相燒結”制備鋰離子電池多核型核殼結構XLiVPO4F.YLi3V2 (PO4)3.(Ι-χ-y) LiVOPO4的方法，以改善和提高鋰離子電池正極材料的電化學性能。本專利技術的技術方案如下:(I)將鋰源、f凡源、磷源、氟源按照 XLiVPO4F.yLi3V2 (PO4) 3.(Ι-χ-y)LiVOPO4(0<x<l,0<y<l, x+y<l)的比例混合均勻；(2)將碳源按照摩爾數與釩的摩爾數比為(1-10: I)加入上述混合物；在常溫常壓下機械活化1-48小時；然后在真空烘箱中烘干，得到無定形態的復合前軀體混合物(3)將上述復合前驅體混合物置于管式燒結爐中，于非氧化氣氛下600°C -SOO0C燒結1-24H，自然降溫至300-700°C，然后于非還原氣氛下300-700°C燒結1-10H，最后冷卻到室溫，即得多核型核殼結構XLiVPO4F.YLi3V2(PO4)3.(Ι-χ-y) LiVOPO4復合正極材料。進一步，步驟(I)中所述的鋰源為氫氧化鋰、碳酸鋰、乙酸鋰、草酸鋰、偏硼酸鋰、硝酸鋰中的一種或幾種；進一步，步驟(I)中所述的釩源為五氧化二釩、偏釩酸銨、釩酸銨、三氧化二釩、草酸氧釩一種或幾種；進一步，步驟(I)中所述的磷源為磷酸二氫銨、磷氫二銨、磷酸銨、磷酸、焦磷酸中的一種或幾種；進一步，步驟(I)中所述的氟源為氟化鈉、氟化鋰、氟化銨、氟化鉀的一種或幾種進一步，步驟(I)中所述的還原劑為酒石酸、檸檬酸、草酸、乙二酸、己二酸、丙二酸、抗壞血酸中的一種或幾種；進一步,步驟(2)中所述的非氧化氣氛為IS氣、氮氣、氫氣、氦氣、一氧化碳中的一種。進一步，步驟(2)中所述的非還原性氣氛為氬氣、氮氣、空氣、氧氣中的一種。本專利技術的優點:本專利技術要解決的技術問題是，通過制備多核型三相復合材料，借助復合材料各組元間的協同作用產生多種復合效應，生成具有優勢互補的新型復合材料XLiVPO4F -YLi3V2 (PO4)3.(Ι-χ-y) LiVOPO4,新型復合材料與各個單相材料相比其動力學因素得到很大的改善和提高。本專利技術利用“化學還原-固相燒結”技術首次制備出多核型核殼結構XLiVPO4F.YLi3V2 (PO4) 3.(Ι-χ-y) LiVOPO4復合正極材料。所得材料通過自身氧化還原反應形成了核的成份由內向外依次是LiVP04F、Li3V2 (PO4) 3、LiVOPO4,最外層由碳層包覆的微觀結構形貌。且該復合材料通過協同效應兼顧了 LiVPO4F的結構穩定性、Li3V2(PO4)3的高離子導電率和LiVOPO4的高比容量形成了比容量高，循環、倍率性能優良，充放電平臺較多，荷電狀態易控的新型復合正極材料。而且合成方法簡單易行，原材料來源廣泛，可為動力電池提供一種高性能備選正極材料?！緦＠綀D】【附圖說明】附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本專利技術的實施例一起用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的限制。在附圖中:圖1是實施例3中所得樣品的0.1C、0.5C、1C首次充放電曲線；圖2是實施例3中樣品在0.1C倍率下的循環圖；【具體實施方式】實施例1以碳酸鋰，五氧化二釩，磷酸氫二銨，氟化鋰，為原料，按所得復合正極材料中LiVP04F、Li3V2 (PO4)3與LiVOPO4摩爾比為0.1: 0.4: 0.5配料，并混合均勻;然后在混合物料中加入還原劑草酸，按照草酸與釩源的摩爾比為3: I加入混合后機械球磨8H，然后將其轉至真空干燥箱中烘干，將粉末在瑪瑙研缽中進行充分研磨，壓片，在氬氣氣氛下于750°C熱處理6h，然后自然降溫至350°C在空氣氛下燒結1H，最后自然降溫至室溫，得到0.1LiVPO4F.0.4Li3V2 (PO4) 3.0.5LiV0P04的復合材料。將所得產物組成扣式電池測其充放電比容量和循環性能，其0.1C、0.5C、IC倍率下放電的首次充放電容量和在0.1C倍率下循環40次后的放電容量如表I所示。實施例2以碳酸鋰，五氧化二釩，磷酸氫二銨，氟化鋰，為原料，按所得復合正極材料中LiVP04F、Li3V2 (PO4)3與LiVOPO4摩爾比為0.2: 0.4: 0.4配料，并混合均勻;然后在混合物料中加入還原劑草酸，按照草酸與釩源的摩爾比為3: I加入混合后機械球磨8H，然后將其轉至真空干燥箱中烘干，將粉末在瑪瑙研缽中進行充分研磨，壓片，在氬氣氣氛下于750°C熱處理4h，然后自然降溫至350°C在空氣氛下燒結2H，最后自然降溫至室溫，得到0.2LiVP04F -0.4Li3V2 (PO4) 3.0.4LiV0P04的復合材料。將所得產物組成扣式電池測其充放電比容量和循環性能，其0.1C、0.5C、IC倍率下放電的首次充放電容量和在0.1C倍率下循環40次后的放電容量如表1所示。實施例3以碳酸鋰，五氧化二釩，磷酸氫二銨，氟化鋰，為原料，按所得復合正極材料中LiV本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋰離子電池多核型核殼結構磷酸鹽系復合正極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：(1)將鋰源、釩源、磷源、氟源按照xLiVPO4F·yLi3V2(PO4)3·(1?x?y)LiVOPO4(0<x<1，0<y<1，x+y<1)的比例混合均勻；(2)將碳源按照摩爾數與釩的摩爾數比為(1?10∶1)加入上述混合物；在常溫常壓下機械活化1?48小時；然后在真空烘箱中烘干，得到無定形態的復合前軀體混合物；(3)將上述復合前驅體混合物置于管式燒結爐中，于非氧化氣氛下600℃?800℃燒結1?24H，自然降溫至300?700℃，然后于非還原氣氛下300?700℃燒結1?10H，最后冷卻到室溫，即得多核型核殼結構xLiVPO4F·yLi3V2(PO4)3·(1?x?y)LiVOPO4復合正極材料。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭俊超，張寶，韓亞東，張佳峰，
申請(專利權)人：鄭俊超，
類型：發明
國別省市：湖南;43
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