一种高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法与流程

本发明涉及化工，尤其涉及高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池具有电压高、单位能量高、循环寿命长、自放电率低等一系列优点。自1990年sony公司成功实现商业化生产以来，锂离子电池一直被广泛运用在各种便携式电子产品上。而且，锂离子电池在作为电动汽车(ev)和混合电动汽车(hev)的电源方面也有巨大的应用前景。不过，为了解决能源和环境问题而受到高度重视的电动车电池和储能电池对目前的锂离子电池提出了更高的要求，这也是对制约锂离子电池性能和成本的正负极材料提出了更高的要求。磷酸钒锂正极材料不但具有循环性能好、安全稳定、适用温度区间广等优点，同时拥有非常高的电压平台和电化学容量(3.0～4.3v，理论容量133mah/g；3.0～4.8v理论容量高达197mah/g)，是极具潜力的新一代锂离子电池正极材料。目前的磷酸钒锂正极材料存在一个明显的缺点振实密度较低，磷酸钒锂的振实密度一般在1.0g/cm3左右，而经过碳包覆处理的磷酸钒锂，其振实密度就更低，一般在0.8g/cm3上下。这严重制约了磷酸钒锂的进一步发展。目前制备li3v2(po4)3方法很多，不同制备方法对li3v2(po4)3的振实密度影响很大。不规则的粉末颗粒不能紧密堆积，如果合成的li3v2(po4)3粉末颗粒为不规则形貌，会造成产物的振实密度很低。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供了如下的技术方案：

3、第一方面，在本发明提供的一个实施例中，提供了高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

4、取定量的多钒酸铵(apv)置于去离子水中，加入浓度25-35％的氨水，然后进行搅拌，得到淡黄色透明溶液；

5、对得到的淡黄色透明溶液进行干燥，以得到含钒粉体；

6、对含钒粉体进行热处理，以获得五氧化二钒颗粒；

7、将上述五氧化二钒与碳酸锂、磷酸二氢铵、蔗糖相混合，球磨10～15h得到前驱体；其中，五氧化二钒、碳酸锂、磷酸二氢铵、蔗糖的摩尔比为：2:(3.0～3.05):3:(0.66～0.83)；

8、将上述前驱体焙烧炉中进行焙烧，且焙烧完成后随炉冷却至室温，取出焙烧料研磨成粉末，即得到高振实密度磷酸钒锂材。

9、作为本发明的进一步方案，所述取定量的多钒酸铵置于去离子水中，加入浓度25-35％的氨水，然后进行搅拌，得到淡黄色透明溶液，包括：

10、取定量的多钒酸铵置于去离子水中，加入浓度25-35％的氨水，然后进行搅拌20～30分钟，得到淡黄色透明溶液。

11、作为本发明的进一步方案，所述取定量的多钒酸铵置于去离子水中，加入浓度25-35％的氨水，然后进行搅拌，得到淡黄色透明溶液，包括：

12、氨水加入量按摩尔比nh3/v＝1.3～1.5计算，溶解反应需在水浴65-85℃条件下进行。

13、作为本发明的进一步方案，所述对得到的淡黄色透明溶液进行干燥，以得到含钒粉体；包括：

14、用喷雾干燥机干燥淡黄色透明溶液。

15、作为本发明的进一步方案，所述喷雾干燥机的进料速度为200～300ml/h，空气进口温度控制在150～200℃。

16、作为本发明的进一步方案，所述对含钒粉体进行热处理，以获得五氧化二钒颗粒，包括：

17、利用马弗炉对含钒粉体进行热处理，且在空气或氧气气氛进行热处理。

18、作为本发明的进一步方案，所述热处理温度550℃～600℃，保温时间4～6h。

19、作为本发明的进一步方案，所述焙烧炉为真空管式炉。

20、作为本发明的进一步方案，所述前驱体焙烧炉中进行焙烧，包括：

21、在氩气气氛下，350-400℃，焙烧3-5h，在升高温度至750-800℃，焙烧8-10h，焙烧完成后，随炉冷却至室温。

22、作为本发明的进一步方案，将上述前驱体焙烧炉中进行焙烧，且焙烧完成后随炉冷却至室温，取出焙烧料研磨成粉末，即得到高振实密度磷酸钒锂材，包括：

23、粉末过110-130目筛网，以获得高振实密度磷酸钒锂材。

24、本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：采用多钒酸铵(apv)作为钒源，通过氨水反溶-喷雾干燥机造粒-煅烧处理，得到球形五氧化二钒颗粒，在将其与碳酸锂、磷酸二氢铵、蔗糖混合后焙烧，从而得到振实密度较高的磷酸钒锂材料。本发明采用预处理钒源的方法，通过固相烧结制备出有较高振实密度且电化学性能良好的磷酸钒锂颗粒。本发明制备工艺简单，条件控制方便，生产成本低，适合于工业化应用。

25、本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

技术特征：

1.一种高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

2.如权利要求1所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述取定量的多钒酸铵置于去离子水中，加入浓度25-35％的氨水，然后进行搅拌，得到淡黄色透明溶液，包括：

3.如权利要求2所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述取定量的多钒酸铵置于去离子水中，加入浓度25-35％的氨水，然后进行搅拌，得到淡黄色透明溶液，包括：

4.如权利要求1所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述对得到的淡黄色透明溶液进行干燥，以得到含钒粉体；包括：

5.如权利要求4所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥机的进料速度为200～300ml/h，空气进口温度控制在150～200℃。

6.如权利要求1所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述对含钒粉体进行热处理，以获得五氧化二钒颗粒，包括：

7.如权利要求6所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述热处理温度550℃～600℃，保温时间4～6h。

8.如权利要求1所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述焙烧炉为真空管式炉。

9.如权利要求8所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体焙烧炉中进行焙烧，包括：

10.如权利要求1所述的高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法，其特征在于，将上述前驱体焙烧炉中进行焙烧，且焙烧完成后随炉冷却至室温，取出焙烧料研磨成粉末，即得到高振实密度磷酸钒锂材，包括：

技术总结
本发明涉及化工技术领域，具体涉及高振实密度磷酸钒锂正极材料的制备方法。该方法该方法包括以下步骤：取定量的多钒酸铵置于去离子水中，加入浓度25‑35％的氨水，然后进行搅拌，得到淡黄色透明溶液；对得到的淡黄色透明溶液进行干燥，以得到含钒粉体；对含钒粉体进行热处理，以获得五氧化二钒颗粒；将上述五氧化二钒与碳酸锂、磷酸二氢铵、蔗糖相混合，球磨10～15h得到前驱体；其中，五氧化二钒、碳酸锂、磷酸二氢铵、蔗糖的摩尔比为：2:(3.0～3.05):3:(0.66～0.83)；将上述前驱体焙烧炉中进行焙烧，且焙烧完成后随炉冷却至室温，取出焙烧料研磨成粉末，即得到高振实密度磷酸钒锂材。

技术研发人员：王仕伟,郑浩,汪劲鹏
受保护的技术使用者：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15