[发明专利]一种复合锂离子电池负极材料Li3

说明书

本发明提供一种复合锂离子电池负极材料的制备方法，具体是将碳酸锂、五氧化二钒及六次甲基四胺分别溶解于装有去离子水的容器中，搅拌30min后使其充分溶解；将得到的混合溶液转移到水热釜内衬中添加去离子水至其体积的80%，于120℃~180℃鼓风烘箱中反应5~30h，自然冷却至室温得到反应液；在快速搅拌前述得到的反应液的同时，向其中缓慢加入硝酸银溶液，得到中间产物，将该中间产物于60~85℃油浴10~20h，之后再在60~85℃烘箱烘干，研磨至粉末呈棕色，于氮气或氩气保护气氛中450~650℃下煅烧5~10h得到Li₃VO₄/Ag复合材料。本发明将该材料应用于锂离子电池负极材料上，显示了较好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种新型锂离子电池负极材料，特别涉及Li₃VO₄/Ag复合负极材料，属于电化学电源领域。

技术背景

近年来，随着锂离子电池体系的迅猛发展，其应用领域不断拓宽，由便携式电子设备领域逐步拓展到电动汽车及大规模储能工程等领域，这无疑对锂离子电池提出了更高的要求。锂离子电池负极材料在电池中扮演者重要的角色。目前，商业化的锂离子电池负极是石墨类碳材料、Li₄Ti₅O₁₂，但二者在能量密度、安全性能上、循环寿命等方面已经很难满足目前市场需求。发展兼具高能量密度、高安全性能、长循环寿命以及环境友好特点的新型高性能锂离子电池体系是未来必由之路。正极材料种类相对丰富，而且发展较为成熟，负极材料体系较为单一，负极材料的研发对于发展新型高性能锂离子电池体系至关重要。

Li₃VO₄是一种新型嵌入/脱嵌型负极材料，其嵌锂电位集中在0.5~1.0 V，其充、放电机理为：xLi⁺+Li₃VO₄+xe^-↔ Li_3+xVO₄（x≤3）。与商业化的石墨（372 mAh g^-1）相比，具有较高的理论容量容量（592 mAh g^-1）和安全的放电平台，相比于Li₄Ti₅O₁₂（175 mAh g^-1）有更高的容量和较低的放电平台，实现了安全性能和能量密度的统一，极具研究与实用价值。然而，Li₃VO₄导电性差，导致Li₃VO₄电极在充放电过程中产生较大的极化，首次库伦效率较低，电化学性能不理想。因此本专利通过引入银单质对Li₃VO₄进行掺杂，提高Li₃VO₄的导电性，进而改善Li₃VO₄的电化学性能。

发明内容

本发明所涉及一种复合锂离子电池负极材料，该负极材料是Li₃VO₄/Ag复合材料，该材料为颗粒状。具体制备方法，步骤如下：将碳酸锂、五氧化二钒及六次甲基四胺分别溶解于装有去离子水的容器中，搅拌30min后使其充分溶解，得到混合溶液；将此混合溶液转移到水热釜内衬中并添加去离子水至其体积的80%，于120℃~180℃鼓风烘箱中反应5~30h，自然冷却至室温得到反应液；然后快速搅拌上述得到的反应液，并向其中缓慢加入硝酸银溶液，持续搅拌得到中间产物，将该中间产物于60~85℃油浴10~20h，之后再在60~85℃烘箱烘5~20h后，于氮气或氩气保护气氛中450~650℃下煅烧5~10h得到Li₃VO₄/Ag复合材料，即，复合锂离子电池负极材料。

上述的锂、钒及六次甲基四胺的摩尔比为3：1：5，所述的Li₃VO₄/Ag中银含量占比为理论Li₃VO₄质量的1-15%。