一种氟磷硅酸钒锂正极材料及其制备方法转让专利
申请号 : CN202110851614.0
文献号 : CN113437291B
文献日 : 2022-08-05
发明人 : 孙孝飞 , 程鹏 , 梅雪松 , 李泉省 , 王文君 , 孙铮 , 王海涛
申请人 : 西安交通大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种氟磷硅酸钒锂正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
一、将钒源、硅源、磷源和碳源按照摩尔比为1:x:(1‑x):(1~1.2)的比例称取,0
24h;
二、将球磨后的混合物放置在烘箱中烘干,研磨、压片,在惰性气氛下于500~900℃烧结2~10h;
三、将烧结后的产物,与锂源、氟源按照摩尔比为1:(1~1.2):(0~1)的比例称取,再按照质量比分别为(1~30)%和(1~30)%加入碳源、氟源,以无水乙醇、去离子水或两者任意比例的混合物为分散剂,在球磨机中球磨、分散、混合6~24h;
四、将混合物在烘箱中烘干,研磨、压片,在惰性气氛下于500~900℃烧结0.05~5h,制
4‑ 3‑
得目标产物LiVP1‑xSixO4F,0
2.根据权利要求1所述的一种氟磷硅酸钒锂正极材料的制备方法,其特征在于,所述的钒源包括NH4VO3,C2O5V,V2O5,VO2,V2O3,VOF3中的一种或多种任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种氟磷硅酸钒锂正极材料的制备方法,其特征在于,所述的硅源包括硅酸、原硅酸、二氧化硅、碳化硅、正硅酸乙酯、氟硅酸中的一种或多种任意比例混合物。
4.根据权利要求1所述的一种氟磷硅酸钒锂正极材料的制备方法,其特征在于,所述的磷源包括P2O5,H3PO4,NH4H2PO4,(NH4)2HPO4,(NH4)4P2O7,NH4H2PO2,磷酸三乙酯中的一种或多种任意比例的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种氟磷硅酸钒锂正极材料的制备方法,其特征在于,所述的碳源包括石墨,碳黑,碳纤维,碳纳米管,石墨烯,蔗糖,葡萄糖,草酸,乙酸,柠檬酸,抗坏血酸,乙二醇,PTFE,PVDF,淀粉中的一种或多种任意比例混合物。
6.根据权利要求1所述的一种氟磷硅酸钒锂正极材料的制备方法,其特征在于,所述的锂源包括氢氧化锂、碳酸锂、氟化锂、草酸锂、醋酸锂、磷酸二氢锂中的一种或多种任意比例混合物。
7.根据权利要求1所述的一种氟磷硅酸钒锂正极材料的制备方法,其特征在于,所述的氟源包括LiF,NH4F,NH4HF2,(NH4)2SiF6,HPF6,二氟乙酸,对溴三氟甲苯,PVDF,PTFE中的一种或多种任意比例混合物。
8.根据权利要求1所述的一种氟磷硅酸钒锂正极材料的制备方法,其特征在于,步骤二和四所述的惰性气氛包括氩气或氮氩混合气。
说明书 :
一种氟磷硅酸钒锂正极材料及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
的特点,充分结合SiO4 与PO4 的协同诱导效应,设计和构筑新型复合聚阴离子正极材料,
4‑
该分子式看起来像是元素掺杂,但其本质不是元素掺杂,而是不同价态硅酸盐SiO4 与磷酸
3 ‑
盐PO4 ‑的协同诱导及其与F的耦合键连,形成了一种全新的氟磷硅酸盐型正极材料,只是最终的分子式可以简化为上述形式。该结构在多维度保证材料结构和热力学稳定性的基础上,通过磷酸盐与硅酸盐之间的晶体结构及电子结构平衡调控,可以同时有效提升聚阴离子化合物的电子电导率和离子迁移率,获得各项电导、容量、倍率和循环各项性能均比较优异的锂电池新型复合聚阴离子正极材料。
附图说明
具体实施方式
133mAh/g、129mAh/g和122mAh/g,充放电速率增大80倍后,容量仍可保持85%以上。当充放电速率再次由大倍率回到0.1C时,比容量甚至比初始容量略有增加,展示出良好的快速充放能力。与文献相比,其在高倍率下的容量保持率以及再次回到低倍率下的容量回复率均优于不同种类的三元材料和单独的磷酸盐、硅酸盐正极材料。
SiO4 与磷酸盐PO4 的热力学稳定性、F的强电负性和聚阴离子之间的耦合电导性,本发明设计并通过简单固相烧结法制备的氟磷硅酸钒锂LiVP1‑xSixO4F(0