[发明专利]一种钛掺杂磷酸钒锂正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种钛掺杂磷酸钒锂正极材料的制备方法，以五氧化二钒溶胶，二氧化钛溶胶为前驱体，通过高温煅烧，制备钛掺杂磷酸钒锂正极材料。本发明通过溶胶凝胶法和高温煅烧，在磷酸钒锂中掺杂钛，以改善磷酸钒锂的电化学性能。在3.0‑4.8的窗口电压下，放电容量可以达到160mAh/g，接近理论容量。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池正极材料，特别涉及一种钛掺杂磷酸钒锂正极材料的制备方法。

背景技术

便携式电子设备、电动汽车和储能系统对高比能量、高比功率、长寿命、低成本的二次电池需求已经越来越迫切。锂离子电池由于其众多的优点，成为二次能源领域备受关注的主角。

电池的性能主要取决于电极材料。目前商用的正极材料主要是钴酸锂、锰酸锂的氧化物，高温或过充条件下正极材料分解成氧气与电解液发生反应造成安全隐患。而聚阴离子正极材料由于结构稳定而不存在这种安全问题。磷酸钒锂具有较高的容量、电压，且循环性能优异。但也仍存在缺点导致难以商业化，即极低的电子导电率和锂离子扩散系数。

发明内容

本发明目的在于提供一种钛掺杂磷酸钒锂正极材料的制备方法。

本发明目的通过下述方案实现：一种钛掺杂磷酸钒锂正极材料的制备方法，以五氧化二钒溶胶，二氧化钛溶胶为前驱体，通过高温煅烧，制备钛掺杂磷酸钒锂正极材料，具体如下：

(1) 含钒前驱体的制备

称取一定化学计量比的LiOH*H₂O、NH₄VO₃置于温水中，搅拌溶解后加入H3PO4，至生成深红色溶胶，在生成的溶胶中加入与钒物质的量比为1：1.2的柠檬酸，并在水浴锅中搅拌分散至生成暗绿色凝胶；

(2) 二氧化钛溶胶制备

将钛酸四丁酯溶于一定量的无水乙醇中，接着加入一定量分析纯的NH(C₂H₅OH)，其中钛酸四丁酯与NH(C₂H₅OH)的体积比为3~4：1，室温下很稳搅拌2h，再加入一定量的水，继续搅拌至生成浅黄色溶胶；

(3) 钛掺杂磷酸钒锂正极材料的制备

将步骤（1）（2）中制备的两种胶体，按照Li_3-x(V_1-xTi_x)₂(PO₄)₃的化学计量比混合，在马弗炉中600-900℃下煅烧4-8h，得到钛掺杂磷酸钒锂正极材料Li_3-x(V_1-xTi_x)₂(PO₄)_3。

步骤(1)中水浴温度为40-60℃。

步骤（2）中钛酸四丁酯与NH(C₂H₅OH)的体积比为3~4：1。

步骤（3）中x=0.05、0.1、0.15。

步骤（3）中煅烧温度为600-900℃，煅烧时间为4-8h。

本发明通过溶胶凝胶法和高温煅烧，在磷酸钒锂中掺杂钛，以改善磷酸钒锂的电化学性能。在3.0-4.8的窗口电压下，放电容量可以达到160mAh/g，接近理论容量。

附图说明

图1是实施例1中得到的Li_3-x(V_1-xTi_x)₂(PO₄)₃的扫描电镜图