一種溶膠凝膠法制備鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰，通過在pH=4的反應(yīng)環(huán)境下進行鋅摻雜，先將摩爾比為2-x∶x∶4∶6∶3（x=0～0.1）的五氧化二釩、氧化鋅、檸檬酸、磷酸二氫銨和碳酸鋰加入去離子水中混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為4～9，在80℃下形成濕凝膠后移入烘箱于80℃形成干凝膠，再在氫氮混合氣（氫∶氮體積比為5∶95）中于750℃煅燒8小時，自然冷卻后研磨、過篩即制得鋅摻雜（x=0～0.1）碳包覆磷酸釩鋰粉體。所述檸檬酸同時作為絡(luò)合劑、還原劑和碳源。本發(fā)明改善了磷酸釩鋰正極材料的電子電導(dǎo)率、提高了放電比容量，優(yōu)化了循環(huán)性能，且工藝簡單、周期短、成本低，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種溶膠凝膠法制備鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于鋰離子電池正極材料的，特別涉及一種Zn離子改性碳包覆的磷酸釩鋰材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池因工作電壓高、體積小、重量輕、比能量高、無記憶效應(yīng)、無環(huán)境污染等優(yōu)點，尤其與鋰蓄電池相比其循環(huán)壽命長、安全性能好，而日益成為市場上的主力軍。鋰離子電池正極材料的比容量遠低于負極材料，因此電池的最終性能很大程度上取決于正極材料的性能。單斜結(jié)構(gòu)聚陰離子型正極材料磷酸釩鋰作為一種極具潛力的鋰離子電池正極材料，擁有如下幾點優(yōu)勢:因其ANSIC0N型結(jié)構(gòu)而具有較高的鋰離子擴散系數(shù)；因其在3.0?
4.8V電壓窗口內(nèi)三個鋰離子能夠完全脫嵌而具有較高的理論放電比容量197mAh/g;操作電壓可達4.8V。
[0003]但是磷酸釩鋰尚未解決的不足之處也極大制約了其發(fā)展，例如:電子電導(dǎo)率低和循環(huán)性能不佳。針對以上問題，目前主要改善電化學(xué)性能的方法有以下三種:碳和導(dǎo)電物質(zhì)包覆、摻雜金屬元素和控制顆粒尺寸。其中包覆改性可以在一定程度上減弱電解液對電極材料的化學(xué)侵蝕并在顆粒表面和之間形成一個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提高電子電導(dǎo)率。但是，單純采用表面包覆難以提高磷酸釩鋰的本征電導(dǎo)率，不利于容量的顯著提高。控制顆粒尺寸則是通過改良制備工藝，減小顆粒尺寸，縮短鋰離子擴散路徑提高鋰離子擴散系數(shù)。但是納米顆粒具有很高的比表面積和表面能，非常容易團聚，反而降低了其電化學(xué)性能。而金屬離子摻雜能有效降低低電導(dǎo)率電極材料的能隙，提高其本征電導(dǎo)率，也能降低材料的電荷轉(zhuǎn)移電阻、減小晶粒尺寸、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生一些晶格缺陷，使鋰離子的脫嵌環(huán)境得以改善。
[0004]溶膠凝膠法工序簡單，易于合成，且合成出的粉末顆粒尺寸分布較小，性能較好。所以，磷酸釩鋰的摻雜主要是通過溶膠凝膠法進行Li+位和V3+位的摻雜。如文獻已有報道用 Na+進行 Li+位慘雜[Kuang Quan, Zhao Yanming, Liang Zhiyong, et al.Synthesisand electrochemical properties of Na-doped Li3V2(PO4)3Cathode materials forL1-1on batteries[J], Journal of Power Sources, 2011，196:10169-10175]、Mg2+進行V3+位的慘雜[Υ.Z.Dong, Υ.M.Zhao, H.Duan, The effect of doping Mg2+on the structureand electrochemical properties of Li3V2(PO4)3Cathode materials for lithium-1onbatteries [J], Journal of Electroanalytical Chemistry, 2011，660:14-21]、Ti4+和 Mg2+對 V3+ 位的共慘雜[C.Deng, S.Zhang, S.Y.Yang, et al.Effects of Ti and Mg codopingon the electrochemical performance of Li3V2(PO4)3Cathode material for lithiumion batteries[J], The Journal of Physical Chemistry, 2011, 115:15048-15056],上述改性制備出的正極材料都在放電比容量和循環(huán)性能上有了顯著提高。與此同時許多科研工作都致力于優(yōu)化溶膠凝膠法的研究，如超聲輔助溶膠凝膠法[Yuan wei, Yan Ji, TangZhiyuan, et al.Synthesis of high performance Li3V2 (PO4) JC cathode materialby ultrasonic-assisted sol-gel method[J], 1nics, 2012，18:329-335]及中國專利201010293811.7通過超聲法輔助制備濕凝膠，達到了控制顆粒尺寸的目的，取得了良好的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，在于克服鋰離子電池正極材料的電子電導(dǎo)率低和循環(huán)性能不佳的缺點，采用控制pH值的溶膠凝膠法制備鋅離子摻雜的碳包覆磷酸釩鋰正極材料。該方法通過調(diào)節(jié)溶膠凝膠過程中pH值為4?9，使得合成的碳包覆磷酸釩鋰材料顆粒細小、顆粒尺寸分布范圍窄，通過鋅離子的摻雜有效降低電極材料的能隙，提高其本征電導(dǎo)率，降低材料的電荷轉(zhuǎn)移電阻，電化學(xué)性能獲得改善。并且絡(luò)合劑可直接作為碳源和還原劑，不用添加另一種物質(zhì)作為碳源或還原劑。本發(fā)明是一種工藝簡單、成本低廉的改性方法，提供了一種具有優(yōu)良電化學(xué)性能的鋰離子電池正極材料。
[0006]溫度、pH值、加水量和穩(wěn)定劑等都是影響溶膠凝膠法的因素，而pH值則是影響溶膠凝膠法的重要因素，它將直接影響反應(yīng)物的水解程度，聚合方式和最終產(chǎn)物。不同pH值條件下得到的前驅(qū)體燒結(jié)出來后的粉體性能也不相同。金屬離子摻雜能有效降低低電導(dǎo)率電極材料的能隙，提高其本征電導(dǎo)率，也能降低材料的電荷轉(zhuǎn)移電阻、減小晶粒尺寸、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)或產(chǎn)生一些晶格缺陷，使鋰離子的脫嵌環(huán)境得以改善。檸檬酸具有弱還原性，且高溫下可以裂解生成碳原位包覆在磷酸釩鋰顆粒表面，所以檸檬酸可以同時作為絡(luò)合劑、還原劑和碳源。因此本發(fā)明就是通過將PH值調(diào)節(jié)為4?9，添加檸檬酸并進行鋅離子的摻雜來改性正極材料磷酸釩鋰。
[0007]本發(fā)明采用調(diào)節(jié)凝膠凝膠過程中pH值為4?9的方法制備正極材料鋅摻雜碳包覆磷酸釩鋰，以期達到減小粉末材料顆粒尺寸，提高本征電導(dǎo)率，優(yōu)化其電化學(xué)性能之目的。且絡(luò)合劑同時作為還原劑和提供碳源，不用添加另一種物質(zhì)作為碳源或還原劑，反應(yīng)物少，節(jié)約成本，適合工業(yè)化生產(chǎn)。經(jīng)文獻檢索，本發(fā)明所采用的針對磷酸釩鋰改性方法一控制pH值為4?9并進行鋅離子的摻雜尚未被公開報道過。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0009]一種溶膠凝膠法制備鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰，其特征在于，采用五氧化二釩、氧化鋅、檸檬酸、磷酸二氫銨和碳酸鋰為原料，其摩爾比為2-x:x:4:6:3 (x=0 ?0.1);
[0010]所述的正極材料鋅摻雜碳包覆磷酸釩鋰采用控制pH值的溶膠凝膠方法進行制備，步驟如下:
[0011](I)將檸檬酸溶于20mL去離子水中后加入五氧化二釩粉末，五氧化二釩與檸檬酸的摩爾比為2-x:4 (x=0?0.1);在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液；
[0012](2)將磷酸二氫銨和碳酸鋰分別溶于20mL去離子水中，倒入步驟(I)的深藍色溶液中，爾后再將氧化鋅粉末加入到此溶液中。磷酸二氫銨、碳酸鋰、氧化鋅和五氧化二釩的摩爾計量比為6:3:x:2-x (x=0?0.1);用乙酸或氨水加入到深藍色溶液中，調(diào)節(jié)pH值為4?9 ;置于磁力加熱攪拌器于60°C恒溫下持續(xù)攪拌I小時，再升溫至80°C蒸發(fā)溶劑，形成濕凝膠；再將濕凝膠放入80°C的烘箱中，靜置I天形成干凝膠。研磨后得到綠色粉末；[0013](3)將步驟(2)的綠色粉末放入含氫量為5%體積比的氫氮混合氣中，于350°C保溫5小時，之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻到室溫；研磨、過篩后即可得到鋰離子電池正極材料鋅摻雜(x=0?0.1)碳包覆磷酸釩鋰粉體。
[0014]所述原料五氧化二釩、氧化鋅、檸檬酸、磷酸二氫銨和碳酸鋰為分析純試劑，純度分別為 99.0%、99.0%、99.5%, 99.0% 和 97.0%。
[0015]所述步驟(I)的檸檬酸同時作為絡(luò)合劑、還原劑和碳源。
[0016]所述步驟(2)的pH值調(diào)節(jié)為4?9。
[0017]所述步驟(2)的鋅離子摻雜量為O?0.1。
[0018]本發(fā)明采用控制pH值的溶膠凝膠法，制備出釩位被鋅離子摻雜的正極材料碳包覆磷酸釩鋰粉體，在優(yōu)越的反應(yīng)環(huán)境下進行鋅摻雜，獲得了具有優(yōu)良電化學(xué)性能的鋰離子電池正極材料。并且檸檬酸同時作為絡(luò)合劑、還原劑和碳源,節(jié)約了生產(chǎn)成本。本發(fā)明制備方法工藝簡單，材料電化學(xué)性能優(yōu)異，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是實施例1至4的粉末材料X射線衍射(XRD)圖；
[0020]圖2是實施例3的掃描電子顯微鏡(SEM)照片；
[0021]圖3是實施例1至4的0.2倍率下的首次放電曲線圖；
[0022]圖4是實施例1至4的0.2倍率下的循環(huán)性能曲線圖。
【具體實施方式】
[0023]實施例1
[0024]將6.189g檸檬酸溶于20mL去離子水中，倒入裝有2.679g五氧化二釩的燒杯中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液。將5.080g磷酸二氫銨和1.632g碳酸鋰分別溶于20mL去離子水中，加入到深藍色溶液中。此時溶液的pH值為7，使混合液體在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌1.5小時。升溫至80°C，攪拌使溶劑蒸發(fā)形成深藍色濕凝膠，放入80°C烘箱內(nèi)靜置I天形成干凝膠。將干凝膠用研缽研磨30分鐘呈綠色粉末狀。在含氫5% (體積比)的氫氮混合氣下350°C保溫4小時，排除氨氣和水汽等氣體。之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻至室溫，將粉體研磨I小時后過280目篩，即可得到?jīng)]有鋅摻雜(x=0 )碳包覆的磷酸f凡鋰制品。
[0025]對采用實施例1碳包覆的磷酸釩鋰作為活性物質(zhì)所制備的電池進行倍率性能和循環(huán)性能測試。從圖3中可知0.2倍率下實施例1制備的樣品首次放電比容量為100.1mAh/g，首次效率為90.5%，從圖4中可知0.2倍率下實施例1制備的樣品循環(huán)30次后的容量保持率為33.4%。
[0026]實施例2
[0027]將5.156g檸檬酸溶于20mL去離子水中，倒入裝有2.219五氧化二釩的燒杯中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液。將4.232g磷酸二氫銨，1.360g碳酸鋰和0.01 Ig氧化鋅分別溶于20mL去離子水中，加入到深藍色溶液中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘。用乙酸調(diào)節(jié)pH值至4，使混合液體在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌I小時。升溫至80°C，攪拌使溶劑蒸發(fā)形成深藍色濕凝膠，放入80°C烘箱內(nèi)靜置I天形成干凝膠。將干凝膠用研缽研磨30分鐘呈綠色粉末狀。在含氫5% (體積比)的氫氮混合氣下350°C保溫4小時，排除氨氣和水汽等氣體。之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻至室溫，將粉體研磨I小時后過280目篩，即可得到鋅摻雜(x=0.01)碳包覆磷酸釩鋰制品。
[0028]對碳包覆磷酸釩鋰的粉體材料進行XRD測試并且對電池進行倍率性能和循環(huán)性能測試。從圖1中可知與純相磷酸釩鋰相比，實施例2制備的樣品并沒有出現(xiàn)雜相；從圖3中可知0.2倍率下實施例2制備的樣品首次放電比容量為135.0mAh/g,首次效率為87.4% ；從圖4中可知0.2倍率下實施例2制備的樣品循環(huán)30次后的容量保持率為67.5%。
[0029]實施例3
[0030]將5.154g檸檬酸溶于20mL去離子水中，倒入裝有2.208g五氧化二釩的燒杯中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液。將4.231g磷酸二氫銨，1.360g碳酸鋰和0.021g氧化鋅分別溶于20mL去離子水中，加入到深藍色溶液中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘。用乙酸調(diào)節(jié)pH值至4，使混合液體在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌I小時。升溫至80°C，攪拌使溶劑蒸發(fā)形成深藍色濕凝膠，放入80°C烘箱內(nèi)靜置I天形成干凝膠。將干凝膠用研缽研磨30分鐘呈綠色粉末狀。在含氫5% (體積t匕)的氫氮混合氣下350°C保溫4小時，排除氨氣和水汽等氣體。之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻至室溫，將粉體研磨I小時后過280目篩，即可得到鋅摻雜(x=0.02)碳包覆磷酸釩鋰制品。
[0031 ] 對碳包覆磷酸釩鋰的粉體材料進行XRD和SEM測試并且對電池進行倍率性能和循環(huán)性能測試。從圖1中可知與純相磷酸釩鋰相比，實施例3制備的樣品并沒有出現(xiàn)雜相；從圖2SHM圖中可以看出，實施例3制備的樣品粒徑小，團聚少，粒徑尺寸分布均勻；從圖3中可知0.2倍率下實施例3制備的樣品首次放電比容量為142.6mAh/g,首次效率為92.3% ;從圖4中可知0.2倍率下實施例3制備的樣品循環(huán)30次后的容量保持率為82.6%。
[0032]實施例4
[0033]將5.153g檸檬酸溶于20mL去離子水中，倒入裝有2.195g五氧化二釩的燒杯中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液。將4.228g磷酸二氫銨，1.360g碳酸鋰和0.031g氧化鋅分別溶于20mL去離子水中，加入到深藍色溶液中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘。用乙酸調(diào)節(jié)pH值至4，使混合液體在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌I小時。升溫至80°C，攪拌使溶劑蒸發(fā)形成深藍色濕凝膠，放入80°C烘箱內(nèi)靜置I天形成干凝膠。將干凝膠用研缽研磨30分鐘呈綠色粉末狀。在含氫5% (體積t匕)的氫氮混合氣下350°C保溫4小時，排除氨氣和水汽等氣體。之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻至室溫，將粉體研磨I小時后過280目篩，即可得到鋅摻雜(x=0.03)碳包覆磷酸釩鋰制品。
[0034]對碳包覆磷酸釩鋰的粉體材料進行XRD測試并且對電池進行倍率性能和循環(huán)性能測試。從圖1中可知與純相磷酸釩鋰相比，實施例4制備的樣品并沒有出現(xiàn)雜相；從圖3中可知0.2倍率下實施例4制備的樣品首次放電比容量為144.8mAh/g,首次效率為90.5% ；從圖4中可知0.2倍率下實施例4制備的樣品循環(huán)30次后的容量保持率為82.7%。
[0035]實施例5
[0036]將5.144g檸檬酸溶于20mL去離子水中，倒入裝有2.159g五氧化二釩的燒杯中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液。將4.224g磷酸二氫銨，1.357g碳酸鋰和0.060g氧化鋅分別溶于20mL去離子水中，加入到深藍色溶液中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘。用乙酸調(diào)節(jié)pH值至4，使混合液體在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌I小時。升溫至80°C，攪拌使溶劑蒸發(fā)形成深藍色濕凝膠，放入80°C烘箱內(nèi)靜置I天形成干凝膠。將干凝膠用研缽研磨30分鐘呈綠色粉末狀。在含氫5% (體積t匕)的氫氮混合氣下350°C保溫4小時，排除氨氣和水汽等氣體。之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻至室溫，將粉體研磨I小時后過280目篩。即可得到鋅摻雜(x=0.06)碳包覆憐Ifef凡裡制品。
[0037]對電池進行倍率性能、循環(huán)性能以及交流阻抗測試。結(jié)果表明具有較好的電化學(xué)性能。
[0038]實施例6
[0039]將5.137g檸檬酸溶于20mL去離子水中，倒入裝有2.112g五氧化二釩的燒杯中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液。將4.218g磷酸二氫銨，1.355g碳酸鋰和0.099g氧化鋅分別溶于20mL去離子水中，加入到深藍色溶液中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘。用乙酸調(diào)節(jié)pH值至4，使混合液體在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌I小時。升溫至80°C，攪拌使溶劑蒸發(fā)形成深藍色濕凝膠，放入80°C烘箱內(nèi)靜置I天形成干凝膠。將干凝膠用研缽研磨30分鐘呈綠色粉末狀。在含氫5% (體積t匕)的氫氮混合氣下350°C保溫4小時，排除氨氣和水汽等氣體。之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻至室溫，將粉體研磨I小時后過280目篩。即可得到鋅摻雜(x=0.1)碳包覆磷酸釩鋰制品。
[0040]對電池進行倍率性能、循環(huán)性能以及交流阻抗測試。結(jié)果表明具有較好的電化學(xué)性能。
[0041]實施例7
[0042]將5.154g檸檬酸溶于20mL去離子水中，倒入裝有2.207g五氧化二釩的燒杯中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液。將4.230g磷酸二氫銨，
1.360g碳酸鋰和0.021g氧化鋅分別溶于20mL去離子水中，加入到深藍色溶液中，在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘。用氨水調(diào)節(jié)pH值至9，使混合液體在在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌I小時。升溫至80°C，攪拌使溶劑蒸發(fā)形成深藍色濕凝膠，放入80°C烘箱內(nèi)靜置I天形成干凝膠。將干凝膠用研缽研磨30分鐘呈綠色粉末狀。在含氫5% (體積比)的氫氮混合氣下350°C保溫4小時，排除氨氣和水汽等氣體。之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻至室溫，將粉體研磨I小時后過280目篩。即可得到鋅摻雜(x=0.02)碳包覆的憐Ifef凡裡制品。
[0043]對電池進行倍率性能、循環(huán)性能以及交流阻抗測試。結(jié)果表明具有較好的電化學(xué)性能。
[0044]本發(fā)明提出的控制pH值溶膠凝膠法制備鋰離子電池正極材料鋅摻雜碳包覆磷酸釩鋰，已通過上述實施例進行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明的內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的內(nèi)容進行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)本發(fā)明。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明的精神、范圍和內(nèi)容中。[0045]采用本發(fā)明的改良的溶膠凝膠法制得的碳包覆磷酸釩鋰材料作為活性物質(zhì)制備的鋰離子電池，以乙炔黑為導(dǎo)電劑，以66.3%的聚四氟乙烯乳液(PTFE)為粘結(jié)劑，將上述三種物質(zhì)按照80:15:5的質(zhì)量比混合，分散于無水乙醇中，超聲振蕩15分鐘，然后反復(fù)攪拌使其成為團狀，于雙輥軋膜機上壓膜，薄膜厚度為140微米。將該薄膜在130°C下干燥30分鐘后沖片，制得正極片的直徑為10毫米。
[0046]本發(fā)明中所有測試電池均采用2430型扣式電池。電池在高純氬氣氣氛的手套箱(相對濕度〈2%)中進行裝配。裝配過程中使用的隔膜為Celgard2400聚丙烯微孔膜，電解液為lmol/L LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)和二甲基碳酸酯(DMC)混合液(EC與DMC的體積比為1:1)。采用北京有色金屬研究院制造的鋰片作為電池負極。裝配電池之前，將電池的上、下蓋和墊片用酒精清洗，干燥，將所有材料置于手套箱中4小時以上以除去材料表面的空氣和水分。電池的具體裝配過程為:首先用鑷子把正極片放在電池下蓋的中央，加入適量的電解液，然后依次放入隔膜、鋰片，最后放入墊片壓緊，蓋好上蓋。將組裝好的模擬扣式電池放入電池模具中，用扳手上緊。用樣品袋裝好模擬電池后將其移出手套箱。
[0047]使用高精度電池性能測試系統(tǒng)(深圳市新威爾電子有限公司)對電池進行倍率性能、循環(huán)性能等的測試(電壓:3.0?4.8V)。
【權(quán)利要求】
1.一種溶膠凝膠法制備鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰，其特征在于，采用五氧化二釩、氧化鋅、檸檬酸、磷酸二氫銨和碳酸鋰為原料，其摩爾比為2-X:x:4:6:3 (x=0 ?0.1); 所述的正極材料鋅摻雜碳包覆磷酸釩鋰采用控制PH值的溶膠凝膠法進行制備，步驟如下: (1)將檸檬酸溶于20mL去離子水中后加入五氧化二釩粉末，五氧化二釩與檸檬酸的摩爾比為2-x:4 (x=0?0.1);在磁力加熱攪拌器上恒溫60°C攪拌30分鐘，形成深藍色溶液； (2)將磷酸二氫銨和碳酸鋰分別溶于20mL去離子水中，倒入步驟(I)的深藍色溶液中，爾后再將氧化鋅粉末加入到此溶液中。磷酸二氫銨、碳酸鋰、氧化鋅和五氧化二釩的摩爾計量比為6:3:x:2-x (x=0?0.1);用乙酸或氨水加入到深藍色溶液中，調(diào)節(jié)pH值為4?9 ;置于磁力加熱攪拌器于60°C恒溫下持續(xù)攪拌I小時，再升溫至80°C蒸發(fā)溶劑，形成濕凝膠；再將濕凝膠放入80°C的烘箱中，靜置I天形成干凝膠。研磨后得到綠色粉末； (3)將步驟(2)的綠色粉末放入含氫量為5%體積比的氫氮混合氣中，于350°C保溫5小時，之后升溫至750°C保溫8小時，自然冷卻到室溫；研磨、過篩后即可得到鋰離子電池正極材料鋅摻雜碳包覆磷酸釩鋰粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種溶膠凝膠法制備鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰，其特征在于，所述原料五氧化二釩、氧化鋅、檸檬酸、磷酸二氫銨和碳酸鋰為分析純試劑，純度分別為 99.0%、99.0%、99.5%, 99.0% 和 97.0%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的一種溶膠凝膠法制備鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰，其特征在于，所述步驟(I)的檸檬酸同時作為絡(luò)合劑、還原劑和碳源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種溶膠凝膠法制備鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰，其特征在于，所述步驟(2)的pH值調(diào)節(jié)為4?9。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種溶膠凝膠法制備鋅離子改性鋰離子電池正極材料碳包覆磷酸釩鋰，其特征在于，所述步驟(2)的鋅離子摻雜量為O?0.1。
【文檔編號】H01M4/62GK103427080SQ201310365744
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月20日
【發(fā)明者】郭瑞松, 許雯雯, 劉麗, 王超 申請人:天津大學(xué)