磷酸钒锂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种磷酸钒锂的制备方法，包括以下步骤：提供锂源、钒源、磷源，先将所述锂源溶于无机酸中，然后加入所述钒源、磷源、络合剂混合，在温度低于0℃的条件下反应得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液在低于0℃的条件下进行真空干燥处理，得到磷酸钒锂前驱体；将所述磷酸钒锂前驱体依次进行第一烧结处理、第二烧结处理，得到磷酸钒锂，其中，所述第二烧结处理在惰性气氛中进行。

【技术实现步骤摘要】
磷酸钒锂及其制备方法
本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种磷酸钒锂及其制备方法。
技术介绍
近年，磷酸钒锂由于具有高锂离子扩散效率，较高的放电容量和能量密度，并具有良好的循环性能和热稳定性，受到人们的广泛关注。此外，磷酸钒锂具有三维的锂离子扩散通道，同一维离子扩散通道的磷酸铁锂相比，倍率性能得到明显提高。因此，磷酸钒锂材料是发展能量密度高、倍率性能和安全性能好的锂离子动力电池的首选正极材料之一。研究表明：颗粒形貌对磷酸钒锂材料性能具有巨大影响，颗粒均匀、细小的磷酸钒锂材料具有较大的比表面积，能够提高其电化学性能。目前，磷酸钒锂材料的合成方法有很多，包括固相合成法和液相合成法。其中，固相合成法的方法通常为：磷酸钒锂的原子摩尔比将碳酸锂、偏钒酸按、磷酸二氢铵研磨均匀，置于管式炉中加热至350℃，保温2h，得到的块状墨绿色前驱体；然后添加10％碳源，再将此前驱体研磨至粉末，置于管式炉，800度烧结8h，得到黑色粉体。经过四探针测试，通过该法制备获得的磷酸钒锂材料粉体电阻率较小，为4欧厘米。但固相合成法属于物理混合，混合程度极不均匀，甚至容易部分团聚。目前，液相合成法大致流程为：取锂源、钒源、磷源、络合剂、分散剂溶于水中，100℃搅拌2h，沉淀溶解得到前驱体溶液，烘干处理制备前驱体；将所述前驱体进行烧结处理得到磷酸钒锂。但该方法制备的磷酸钒锂，由于锂源在前驱体溶液中溶解分散性能差，导致锂源、钒源、磷源等分散不均匀，所制备的磷酸钒锂电化学性能差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种磷酸钒锂及其制备方法，旨在解决现有方法制备的磷酸钒锂，锂源、钒源、磷源等分散不均匀，导致所制备得到的磷酸钒锂电化学性能差的问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术一方面提供一种磷酸钒锂的制备方法，包括以下步骤：提供锂源、钒源、磷源，先将所述锂源溶于无机酸中，然后加入所述钒源、磷源、络合剂混合，在温度低于100℃的条件下反应得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液在低于0℃的条件下进行真空干燥处理，得到磷酸钒锂前驱体；将所述磷酸钒锂前驱体依次进行第一烧结处理、第二烧结处理，得到磷酸钒锂，其中，所述第二烧结处理在惰性气氛中进行。优选的，所述锂源为碳酸锂，所述无机酸为硝酸。优选的，所述硝酸选自质量百分浓度为68％的硝酸。优选的，所述真空干燥处理为冷冻干燥处理。优选的，将所述磷酸钒锂前驱体依次进行第一烧结处理、第二烧结处理的步骤中，将所述第一烧结处理后的气体环境进行置换，置换成惰性气体，使所述第二烧结处理在惰性气氛中进行。优选的，所述第一烧结处理的温度为300-400℃，时间为3-5h；所述第二烧结处理的温度为700-900℃，时间为6-12h。优选的，所述络合剂为有机酸。优选的，所述络合剂选自柠檬酸、草酸中的至少一种。优选的，将所述锂源溶于无机酸中的步骤中，所述无机酸和锂源的摩尔比为1.3-2.5：1。以及，一种磷酸钒锂，所述磷酸钒锂由上述方法制备获得。本专利技术提供的磷酸钒锂的制备方法，具有以下优点：首先，一方面，采用无机酸作为前驱体溶液的溶解溶液，不仅能够较好地溶解锂源、钒源、磷源；而且，采用无机酸代替水作为溶解溶剂，可以避免在反应过程中产生成影响化学性能的物质(如水在反应中产生的氢气)或引入不可消除的离子，提高产物的纯度和质量。另一方面，先将所述锂源溶于无机酸中形成均匀分散的锂离子后，再加入所述钒源、磷源、络合剂，有利于锂离子在前驱体中的均匀分散。具体的，由于锂源本身材料的性质，与所述钒源、磷源同时溶于无机酸中时，所述钒源、磷源会优于所述锂源消耗酸液，不利于锂源的溶解分散，导致最终得到的磷酸钒锂晶型不稳定。而通过增加无机酸的含量来实现锂源的溶解分散，又会提高得到的混合溶液中的水含量，影响得到的磷酸钒锂的性能。此外，先将所述锂源溶于无机酸中后，再加入所述钒源、磷源、络合剂的添加方式，可以在不另外加入分散剂的前提下，得到均匀的前驱体溶液，从而避免引入的杂质元素，在烧结过程中影响磷酸钒锂纯度和磷酸钒锂晶胞生长、磷酸钒锂形貌，进而影响磷酸钒锂的电化学性能。其次，本专利技术将所述前驱体溶液采用低温真空干燥，使得到的磷酸钒锂前驱体干燥过程中不仅不会产生其他杂副产物，而且保证磷酸钒锂前驱体烧结前结构稳定，不易塌陷，从而有利于形成形貌好的磷酸钒锂晶型，得到电化学性能提高的磷酸钒锂材料；此外，低温真空干燥过程中，前驱体且不易被氧化(真空条件下材料磷酸钒锂不易氧化，可避免磷酸钒锂氧化为不需要的磷酸氧钒锂)。再次，本专利技术所述第二烧结处理在惰性气氛中进行，可以防止第一次烧结处理过程中产生一些副产物气体(例如副产物氧化性气体，会造成经过第一烧结处理的磷酸钒锂前驱体在第二烧结处理过程中生成磷酸氧钒锂，或者副产物氢气，易造成磷酸钒锂初始比容量的降低，同时增加循环衰减)，影响磷酸钒锂的纯度以及电化学性能。本专利技术提供的磷酸钒锂，采用上述方法制备获得，得到的磷酸钒锂不仅粒径分布窄，而且具有优异的电化学性能。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的磷酸钒锂的充电克容量效果图；图2是本专利技术对比例1提供的磷酸钒锂的充电克容量效果图；图3是本专利技术实施例1提供的磷酸钒锂的粒度分布效果图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。本专利技术实施例提供了一种磷酸钒锂的制备方法，包括以下步骤：S01.提供锂源、钒源、磷源，先将所述锂源溶于无机酸中，然后加入所述钒源、磷源、络合剂混合，在温度低于100℃的条件下反应得到前驱体溶液；S02.将所述前驱体溶液在低于0℃的条件下进行真空干燥处理，得到磷酸钒锂前驱体；S03.将所述磷酸钒锂前驱体依次进行第一烧结处理、第二烧结处理，得到磷酸钒锂，其中，所述第二烧结处理在惰性气氛中进行。本专利技术实施例提供的磷酸钒锂的制备方法，具有以下优点：首先，一方面，采用无机酸作为前驱体溶液的溶解溶液，不仅能够较好地溶解锂源、钒源、磷源；而且，采用无机酸代替水作为溶解溶剂，可以避免在反应过程中产生成影响化学性能的物质(如水在反应中产生的氢气)或引入不可消除的离子，提高产物的纯度和质量。另一方面，先将所述锂源溶于无机酸中形成均匀分散的锂离子后，再加入所述钒源、磷源、络合剂，有利于锂离子在前驱体中的均匀分散。具体的，由于锂源本身材料的性质，与所述钒源、磷源同时溶于无机酸中时，所述钒源、磷源会优于所述锂源消耗酸液，不利于锂源的溶解分散，导致最终得到的磷酸钒锂晶型不稳定。而通过增加无机酸的含量来实现锂源的溶解分散，又会提高得到的混合溶液中的水含量，影响得到的磷酸钒锂的性能。此外，先将所述锂源溶于无机酸中后，再加入所述钒源、磷源、络合剂的添加方式，可以在不另外加入分散剂的前提下，得到均匀的前驱体溶液，从而避免引入的杂质元素，在烧结过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供锂源、钒源、磷源，先将所述锂源溶于无机酸中，然后加入所述钒源、磷源、络合剂混合，在温度低于100℃的条件下反应得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液在低于0℃的条件下进行真空干燥处理，得到磷酸钒锂前驱体；将所述磷酸钒锂前驱体依次进行第一烧结处理、第二烧结处理，得到磷酸钒锂，其中，所述第二烧结处理在惰性气氛中进行。

【技术特征摘要】
1.一种磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供锂源、钒源、磷源，先将所述锂源溶于无机酸中，然后加入所述钒源、磷源、络合剂混合，在温度低于100℃的条件下反应得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液在低于0℃的条件下进行真空干燥处理，得到磷酸钒锂前驱体；将所述磷酸钒锂前驱体依次进行第一烧结处理、第二烧结处理，得到磷酸钒锂，其中，所述第二烧结处理在惰性气氛中进行。2.如权利要求1所述的磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述锂源为碳酸锂，所述无机酸为硝酸。3.如权利要求1所述的磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述硝酸选自质量百分浓度为68％的硝酸。4.如权利要求1-3任一项所述的磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，所述真空干燥处理为冷冻干燥处理。5.如权利要求1-3任一项所述的磷酸钒锂的制备方法，其特征在于，将所述磷酸钒锂前...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令涌，陈玲震，胡晓宁，
申请(专利权)人：深圳市德方纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44