本发明专利技术公开了一种采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的方法，属于化学电源材料和锂离子电池领域。所述方法将锂源、钒源、磷源和EDTA混合后，加水研磨得到固液混合物，经两次烧结得到采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料。所述方法合成温度低、煅烧时间短，得到的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料颗粒细、分布均匀、电化学性能高，适合于大规模工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的方法，属于化学电源材料和锂离子电池领域。
技术介绍
锂离子电池具有比能量大、自放电小、循环寿命长、重量轻和环境友好等优点，成为电动汽车和混合动力汽车电源的有力竞争者。常见的动力锂离子电池正极材料有尖晶石锰酸锂(LiMn204)、镍钴锰三元材料(LiNinyC0xMnyO2)和聚阴离子型正极材料(LiMPO4,1=1111、？6、￥等)。其中，聚阴离子型磷酸铁锂(LiFePO4, LFP)的循环寿命长、安全性高、价格低廉，但存在电子离子导电性差、锂离子扩散系数低和大电流放电特性较差等缺陷。同为聚阴离子型结构的磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3,LVP)的理论能量密度达500mWh/g，相比LFP具有更高的电子离子导电性、理论充放电容量及充放电电压平台，且在4. 8V的高充电电压下仍能保持稳定结构，因此作为动力锂离子电池正极材料更具有应用前景。但磷酸钒锂也同样具有磷酸盐正极材料共有的缺点，即电子导电率低。需要对磷酸钒锂进行材料改性。目前，磷酸钒锂的改性方法主要有碳包覆、金属氧化物包覆和金属阳离子掺杂，其中又以碳包覆改性方法最为常见。如Jiawei Wang等人采用LiH2PO4为磷源和锂源、V2O5为钒源，聚乙二醇作为碳源，通过固相反应得到碳包覆的Li3V2 (PO4) 3/C正极材料，所述正极材料在IC的充放电倍率下容量保持在ll(Tl20mAh/g。此外，蔗糖、麦芽糖、聚苯乙烯、柠檬酸也可用于该材料的碳包覆改性中。四乙酸乙二胺(EDTA)是一种螯合剂，具有六个配位原子，能和碱金稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性络合物，在锂离子电池正极材料的合成中可作为络合剂，但目前没有将EDTA作为碳源，对磷酸钒锂进行包覆改性，制备得到磷酸钒锂正极材料的报道。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供了一种采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的方法，所述方法将锂源、钒源、磷源和EDTA混合后，加水研磨得到固液混合物，经两次烧结得到采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料。所述方法合成温度低、煅烧时间短，得到 的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料颗粒细、分布均匀、电化学性能高，适合于大规模工业化生产。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下一种采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的方法，所述方法步骤如下(I)将锂源、钒源、磷源和EDTA混合后，加水研磨得到固液混合物；其中，所述锂源、钒源、磷源、EDTA和水的用量，为Li V P EDTA :水=(3. O 3· 3)mo I 2mol 3mol :(0.8 1.6) mo I (400 600) ml ；(2)将固液混合物移至密封容器中，在70 90°C反应8 15h，得到前驱体；(3)将前驱体在30(T400°C烧结3 5h，自然冷却后得到预处理材料；(4)将预处理材料在700 850°C烧结6 10h，自然冷却后得到黑色固体，所述黑色固体为采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料。其中，步骤(I)中，所述锂源、钒源和磷源为锂离子电池正极材料领域的常规材料，优选所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂、醋酸锂、硝酸锂、氟化锂或草酸锂；所述钒源为五氧化二钒或偏钒酸铵；所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵或磷酸铵。步骤(3)、(4)中，烧结在惰性气体保护下进行，如氩气、氦气或氮气。优选步骤(I)中，将锂源、钒源、磷源和EDTA混合后，滴加加入水进行研磨，得到均匀的固液混合物。优选步骤(4)中，将预处理材料研磨后，在5 15MPa压实5 10min，得到厚度为 O.5^1cm的实心片，然后进行烧结。有益效果本专利技术提供了一种采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的方法，所述方法中EDTA作为螯合剂使原材料之间进行更充分的配位，同时EDTA又作为包覆在磷酸钒锂表面的碳源，提高材料的电化学性能。得到的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的首次放电容量为129mAh/g,接近磷酸f凡锂的理论容量。附图说明图I为实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的X射线衍射(XRD)图；图2为实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的扫描电镜(SEM)图；图3为实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的透射电镜(TEM)图；图4为充放电倍率为O. IC时，实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的首次充放电曲线；图5为充放电倍率为O. IC时，实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的循环性能曲线；图6为充放电倍率为2C时，实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的循环性能曲线；图7为充放电倍率分别为O. 1(、1(、2(和3(时，实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的倍率性能曲线；图8为充放电倍率为O. IC时，实施例2制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的循环性能曲线；图9为充放电倍率分别为O. 1C、1C、2C和3C时，实施例3制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的倍率性能曲线。具体实施例方式实施例I一种本专利技术所述的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的方法，所述方法步骤如下(I)将锂源 O. 0079mol Li2CO3' 钒源 O. 005mol V2O5' 磷源 O. 015mo INH4H2PO4 和O.006mol EDTA在研钵中进行研磨，混合均匀后，滴加加入2ml去离子水，研磨得到均匀的固液混合物；(2)将固液混合物移至内衬有聚四氟乙烯套的反应釜中，在80°C反应12h，得到前驱体；(3)将前驱体在氩气中，350°C下烧结3h，自然冷却后得到预处理材料；(4)将预处理材料研磨，在IOMPa压实5min后，得到厚度为O. 5 Icm的实心片，在氩气中，800°C下烧结8h，自然冷却后得到黑色固体，所述黑色固体为采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料。 将所述采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料制备测试电池测试循环性能，具体步骤如下以研磨后的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料乙炔黑导电剂聚偏二氟乙烯粘结剂=80 1010的质量比混合均匀，然后与N-甲基吡咯烷酮溶剂混合成浆液，用刮刀敷抹在铝箔上制成电极片。将电极片在80°C真空干燥10h，取出压实后得到锂离子电池用正极片。以所述正极片为正极，纯金属锂片为负极，Celgard2400为隔膜，lmol/L LiPF6的EC/DMC (EC和DMC的体积比为1:1，其中EC为碳酸乙烯酯，DMC为碳酸二甲酯)溶液为电解液，在充满氩气的手套箱中组装成扣式2032型电池，然后在land测试系统做恒流充放电循环测试，充放电截止电压为3. O 4. 3V。图I为实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的X射线衍射(XRD)图，说明得到的是单斜结构的磷酸钒锂材料，且无杂质相产生；图2为实施例I制备的采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的扫描电镜(SEM)图，说明所述采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的颗粒大小不超过3 μ，且粒径分布均匀，无明显团聚现象；图3为实施例I制备的采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：（1）将锂源、钒源、磷源和EDTA混合后，加水研磨得到固液混合物；其中，所述锂源、钒源、磷源、EDTA和水的用量，为Li：V：P：EDTA：水=（3.0～3.3）mol：2mol：3mol：（0.8～1.6）mol：（400~600）ml；（2）将固液混合物移至密封容器中，在70～90℃反应8～15h，得到前驱体；（3）将前驱体在300~400℃烧结3～5h，得到预处理材料；（4）将预处理材料在700～850℃烧结6～10h，得到采用EDTA为碳源包覆改性磷酸钒锂正极材料；步骤（3）、（4）中，烧结在惰性气体保护下进行。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李月姣，吴锋，洪亮，陈实，孙境求，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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