技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池復(fù)合正極材料磷酸鐵鋰-磷酸釩鋰的制備方法，特別是涉及噴霧干燥-淬冷法制備復(fù)合正極材料xLiFePO₄·yLi₃V₂(PO₄)₃的方法。

背景技術(shù)

LiFePO₄和Li₃V₂(PO₄)₃是兩種代表性的磷酸鹽體系正極材料，但?LiFePO₄的導(dǎo)電性很差，在大電流放電時容量衰減快，低溫性能和倍率性能差；Li₃V₂(PO₄)₃具有理論比容量高（197?mAh·g^-1）、工作電位高（3.6-4.5V?vs.?Li/Li⁺）、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、電化學(xué)性能良好等優(yōu)點(diǎn)，但其晶體結(jié)構(gòu)中金屬離子相隔較遠(yuǎn)，降低了材料中電子的遷移率，導(dǎo)致材料的電子導(dǎo)電率較低，在大電流下進(jìn)行充放電效果不理想，將兩種傳統(tǒng)的磷酸鹽系正極材料LiFePO₄和Li₃V₂(PO₄)₃一起復(fù)制備出來，利用Li₃V₂(PO₄)₃的高離子導(dǎo)電性、高理論比容量、高放電電壓平臺、良好的低溫放電性能等優(yōu)勢來對LiFePO₄基材料進(jìn)行改性，是一種行之有效的方法。目前有Jun-chao?Zheng、Mu?Rong?Yang、Lina?Wang?等人分別用濕化學(xué)還原法、固相燒結(jié)法、流變相法等合成出了一系列復(fù)合正極材料，雖然材料的電化學(xué)性能良好，然而材料的振實(shí)密度低，大倍率充放電性能不夠理想。如何進(jìn)一步提高復(fù)合材料的能量密度和大倍率充放電性能，使其完全滿足動力電池的使用要求，是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能大幅度提高復(fù)合正極材料磷酸鐵鋰-磷酸釩鋰振實(shí)密度和大倍率充放電性能的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟：

（1）將釩源化合物、鐵源化合物、鋰源化合物和磷源化合物按復(fù)合材料xLiFePO₄·yLi₃V₂(PO₄)₃的化學(xué)計量比混合均勻；

（2）按照碳源與復(fù)合材料的質(zhì)量比為1:20～10:1加入碳源，攪拌混合，并均勻分散在溶劑中，然后進(jìn)行噴霧干燥，制備出球形前軀體混合物；

（3）將球形前軀體混合物置于非氧化性氣氛中在500～900℃恒溫煅燒2～48小時；

（4）將高溫粉末迅速轉(zhuǎn)移至低溫介質(zhì)中,在淬冷溫度為-209℃～35℃淬冷1min～2h，制得磷酸鐵鋰-磷酸釩鋰（xLiFePO₄·yLi₃V₂(PO₄)₃）復(fù)合材料。

所述溶劑是水、乙醇、甲醇、丙酮中的一種。

所述低溫介質(zhì)是水、液氮、干冰中的一種。

所述淬冷溫度為-195℃～0℃；淬冷時間為0.5～h。

本發(fā)明采用噴霧-急冷法合成復(fù)合正極材料，一方面利用噴霧干燥制備出規(guī)則的球形復(fù)合材料前軀體，提高復(fù)合材料的振實(shí)密度，進(jìn)而提高能量密度；另一方面通過急冷法使復(fù)合材料具有細(xì)小的晶體顆粒，縮短鋰離子的擴(kuò)散路程，急冷法還可以使材料晶體生成一些缺陷，從而增多鋰離子的擴(kuò)散通道，增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性，提高材料的倍率性能。利用噴霧-急冷法合成的磷酸鐵鋰-磷酸釩鋰復(fù)合材料顆粒呈規(guī)則球形并且粒徑分布均勻，具有高振實(shí)密度；電子導(dǎo)電性明顯得到提高，具有良好的大倍率充放電性能。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1中2號樣品的X射線衍射圖譜；

圖2是實(shí)施例1中2號樣品的掃描電鏡圖；

圖3是實(shí)施例1中2號樣品的充放電曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：