專利名稱：一種Li₄Ti₅O₁₂/Li₃V₂(PO₄)₃復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池電極材料的制備方法，特別是涉及一種Li4Ti5O12/ Li3V2 (PO4) 3復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于電子和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，鋰離子電池在過去的十幾年中得到了飛速發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展很多行業(yè)對鋰離子電池的需求仍在增加，對其安全性能的要求也越來越高?，F(xiàn)在商用的鋰離子電池負(fù)極材料主要是碳材料，但碳材料存在安全隱患，同時(shí)碳材料倍率性能差。所以，研究者已經(jīng)做了大量的工作以期開發(fā)一種安全性能好、倍率和循環(huán)性能優(yōu)異的鋰離子電池負(fù)極材料，以滿足一些新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，如電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)。尖晶石型 Li4Ti5O12因其具有零應(yīng)變的結(jié)構(gòu)、安全性能好、充放電平臺(tái)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)成為一種很有發(fā)展前景的鋰離子電池負(fù)極材料。但隨著科技的發(fā)展，單一的尖晶石型Li4Ti5O12的電化學(xué)性能特別是其倍率和循環(huán)性能還是不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的之一在于提供了一種優(yōu)異的倍率和循環(huán)性能的 Li4Ti5O12Zli3V2(PO4)3 復(fù)合材料；本發(fā)明的目的之二在于提供了所述Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4)3復(fù)合材料的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4) 3復(fù)合材料，包括按質(zhì)量份計(jì)算的如下物質(zhì)尖晶石型Li4Ti5O12 98 99. 5 份單斜Li3V2 (PO4) 30. 5 2 份；制備所述Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4) 3復(fù)合材料的方法，包括如下制備步驟步驟A、制備單斜 Li3V2 (PO4)3a、將釩源和草酸溶于去離子水，攪拌0.5 1. 形成溶液I，其中按照物質(zhì)的量計(jì)胃，nv η草酸=1 1. 5 ~ 2 ；b、先將鋰源和磷酸根源加入溶液I中，然后用去離子水調(diào)節(jié)溶液I的體積，攪拌 0.5 1.5h形成溶液II，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nPQ4- nLi+ = 1 1 1.03，所述調(diào)節(jié)溶液I體積的去離子水為步驟a中所用去離子水的1. 5 3. 5倍；C、將絡(luò)合劑在超聲分散條件下溶于去離子水，得到溶液III ；d、于60 80°C水浴中，在劇烈攪拌的情況下，將溶液III緩慢滴加到溶液II中， 得到溶液IV ；e、將步驟d中所得溶液IV先于60 80°C水浴中反應(yīng)3 5h，然后于70 90°C 下將水分蒸發(fā)1 池得到凝膠；f、所得凝膠于80 120°C的烘箱中干燥10 18h得到干凝膠；g、將所得干凝膠研磨8 15min，在N2保護(hù)下350 450°C預(yù)燒3 5h，研磨20 25min、壓片，700 850°C煅燒 6 8h，得到單斜 Li3V2 (PO4) 3 ；步驟B、將鈦源在磁力攪拌下溶于無水乙醇，得到溶液V ；其中，按照體積比計(jì)算，V
鐵源.V無水i醇=1 . 4 10 ；步驟C、將鋰源、單斜Li3V2(PO4)3、去離子水和丙烯酸以超聲分散的方式分散到無水乙醇中，得到混合物VI，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nTi nLi = 1 0.8 0.88，nTi nH20 =1 1. 5 ~ 3. 5, nTi nmm= 1 0. 5 ~ 2 ；步驟D、將步驟C中所得的混合物VI轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，攪拌0. 5 池得到懸浮液 VII ；步驟E、將溶液V轉(zhuǎn)移到滴液漏斗中，劇烈攪拌下將溶液V緩慢滴加到懸浮液VII 中，直至攪拌形成凝膠；步驟F、將步驟E中所得凝膠置于100 120°C的烘箱中干燥12 20h，得到干凝膠；步驟G、將干凝膠研磨8 15min后置于450 600°C的N2氣流中預(yù)燒5 8h，得到預(yù)燒物；步驟H、將預(yù)燒物研磨10 20min、壓片，置于750 850°C的N2氣流中煅燒12 20h，得到煅燒物；步驟I、將煅燒物冷卻至室溫，研磨10 20min得到所述Li4Ti5012/Li3V2(PO4)3復(fù)合材料。較佳地，所述鋰源為氫氧化鋰(LiOH · H2O)、硝酸鋰(LiNO3)、乙酸鋰 (CH3COOLi · 2H20)中的一種或者幾種的混合物。較佳地，所述釩源為五氧化二釩(V2O5)、偏釩酸銨(NH4VO3)中的一種或者兩種的混合物。較佳地，所述磷酸根源為磷酸(H3PO4)、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)中的一種或者兩種的混合物較佳地，所述鈦源為鈦酸四正丁酯或(四)異丙醇鈦。較佳地，所述絡(luò)合劑為檸檬酸、甘氨酸、酒石酸等中的一種或者幾種的混合物。
本發(fā)明用原位液相法將單斜Li3V2 (PO4) 3簡稱LVP，包覆在尖晶石型Li4Ti5O12上，單斜LVP不僅可以為Li4Ti5O12提供機(jī)械支撐，而且單斜LVP本身又是鋰離子脫嵌良好的材料； 同時(shí)，單斜LVP在尖晶石Li4Ti5O12顆粒間可以起到橋梁的作用，以減小顆粒間的阻抗，小的阻抗有利于材料電化學(xué)性能的發(fā)揮。單斜LVP由八面體VO6和四面體PO4通過共用氧原子連成具有三維空間的框架結(jié)構(gòu)，這種開放的三維框架結(jié)構(gòu)有利于鋰離子的擴(kuò)散。在這種材料中由于PO4四面體對整個(gè)框架結(jié)構(gòu)起了穩(wěn)固作用，所以當(dāng)三個(gè)鋰離子完全脫出后這種材料的結(jié)構(gòu)仍然很穩(wěn)定。另外， 單斜LVP中可以繼續(xù)嵌鋰，完全嵌鋰態(tài)的化學(xué)組成可以近似表示為Li5V2 (PO4)3，LVP中的V3+ 被還原成V2+。在這一嵌鋰過程中，在1.98、1.86、1.73和1.70V(vs Li/Li+)處會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分別對應(yīng)著0. 5個(gè)單位的鋰離子脫嵌。實(shí)驗(yàn)中比容量可以接近理論值。用本發(fā)明所述的方法，對Li4Ti5O12進(jìn)行表面修飾，所得復(fù)合材料具有放電比容量高，倍率和循環(huán)性能好的特點(diǎn)。復(fù)合材料就是由兩種或者兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。復(fù)合材料中各個(gè)組分保持相對的獨(dú)立性，但其性質(zhì)并
5非各組分性能的簡單相加，而是在保持各個(gè)組分材料的某些特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具有組分間協(xié)同作用所產(chǎn)生的綜合性能。復(fù)合材料在發(fā)揮組分優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上彌補(bǔ)了單一材料的缺點(diǎn)，因此具有非常優(yōu)異的材料開發(fā)的潛能。說明這種液相原位復(fù)合法是一種制備高性能復(fù)合鈦酸鋰材料的有效方法，同時(shí)說明單斜LVP是一種優(yōu)良的包覆Li4Ti5O12的材料。總之，本發(fā)明與用溶膠-凝膠法制備的未進(jìn)行包覆的Li4Ti5O12相比，單斜LVP包覆的Li4Ti5O12的復(fù)合材料，不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率和循環(huán)性能，而且具有安全、綠色環(huán)保的特性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4) 3復(fù)合材料，包括按質(zhì)量份計(jì)算的尖晶石型鈦酸鋰99份、 單斜磷酸鋰釩1份。Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4) 3復(fù)合材料的制備方法，包括如下具體步驟步驟A、制備單斜 Li3V2 (PO4) 3a、將五氧化二釩(V2O5)和草酸溶于200ml去離子水，攪拌Ih形成溶液I，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nv η草酸=2 3 ；b、先將氫氧化鋰(LiOH · H2O)和磷酸(H3PO4)加入溶液I中，然后用500ml去離子水調(diào)節(jié)混合溶液I的體積，攪拌Ih形成溶液II，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nTO4- nLi+ = 1:1;c、將1. Sg檸檬酸在超聲分散條件下溶于75ml去離子水，得到溶液III ；d、于70°C水浴中，在劇烈攪拌的情況下，將溶液III緩慢滴加到溶液II中，得到溶液IV ；e、將步驟d中所得溶液IV先于70°C水浴中反應(yīng)4h，然后于80°C下蒸發(fā)水分池得到凝膠；f、所得凝膠于120°C的烘箱中干燥IOh得到干凝膠；g、將所得干凝膠研磨IOmin，在N2保護(hù)下350 V預(yù)燒4h，研磨20min、壓片，700 V 煅燒8h，得到單斜Li3V2 (PO4) 3 (單斜LVP)；步驟B、將鈦酸四正丁酯在磁力攪拌下溶于無水乙醇，得到溶液V;其中，按照體積比計(jì)算，V鈦源.V無水己醇=1.5;步驟C、將尖晶石型Li4Ti5O12、單斜LVP、去離子水和丙烯酸以超聲分散的方式分散到無水乙醇中，得到混合物VI，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算， nTi = 0.84，η· nTi = 2. 0，
n 丙烯酸· nTi = 0· 5 ；步驟D、將步驟C中所得的混合物VI轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，攪拌Ih得到懸浮液VII ；步驟E、將溶液V轉(zhuǎn)移到滴液漏斗中，劇烈攪拌下將溶液V緩慢滴加到懸浮液VII 中，直至攪拌形成凝膠；步驟F、將步驟E中所得凝膠置于120°C的烘箱中干燥16h，得到干凝膠；步驟G、將干凝膠研磨IOmin后置于500°C的N2氣流中預(yù)燒6h，得到預(yù)燒物；步驟H、將預(yù)燒物研磨15min、壓片，置于800°C的N2氣流中煅燒18h，得到煅燒物；步驟I、將煅燒物冷卻至室溫，研磨15min得到所述Li4Ti5012/Li3V2(PO4)3復(fù)合材料。
實(shí)施例2一種Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4) 3復(fù)合材料，包括按質(zhì)量份計(jì)算的尖晶石型鈦酸鋰99份、 單斜磷酸鋰釩1份。Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4) 3復(fù)合材料的制備方法，包括如下具體步驟步驟A、制備單斜 Li3V2 (PO4) 3a、將偏釩酸銨(NH4VO3)和草酸溶于200ml去離子水，攪拌Ih形成溶液I，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nv η草酸=2 3 ；b、先將硝酸鋰(LiNO3)和磷酸二氫銨(NH4H2PO4)加入溶液I中，然后用500ml去離子水調(diào)節(jié)溶液I的體積，攪拌Ih形成溶液II，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nTO4_ nLi+ = 1 1. 03 ；c、將2. 7g甘氨酸在超聲分散條件下溶于75ml去離子水，得到溶液III ；d、于70°C水浴中，在劇烈攪拌的情況下，將溶液III緩慢滴加到溶液II中，得到溶液IV ；e、將步驟d中所得溶液IV先于70°C水浴中反應(yīng)證，然后于80°C下蒸法水分池得到凝膠；f、所得凝膠于120°C的烘箱中干燥18h得到干凝膠；g、將所得干凝膠研磨101^11，在隊(duì)保護(hù)下350°C預(yù)燒4h，研磨20min、壓片，700°C 煅燒8h，得到單斜Li3V2 (PO4) 3 (單斜LVP)；步驟B、將(四)異丙醇鈦在磁力攪拌下溶于無水乙醇，得到溶液V ；其中，按照體禾只比計(jì)算，V鈦源ν無水乙醇=1:5;步驟C、將尖晶石型Li4Ti5O12、單斜LVP、去離子水和丙烯酸以超聲分散的方式分散到無水乙醇中，得到混合物VI，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算， nTi = 0.84，η· nTi = 2. 5，
n 丙烯酸· nTi = 0· "7 ;步驟D、將步驟C中所得的混合物VI轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，攪拌Ih得到懸浮液VII ；步驟E、將溶液V轉(zhuǎn)移到滴液漏斗中，劇烈攪拌下將溶液V緩慢滴加到懸浮液VII 中，直至攪拌形成凝膠；步驟F、將步驟E中所得凝膠置于120°C的烘箱中干燥16h，得到干凝膠；步驟G、將干凝膠研磨IOmin后置于500°C的N2氣流中預(yù)燒6h，得到預(yù)燒物；步驟H、將預(yù)燒物研磨15min、壓片，置于800°C的N2氣流中煅燒20h，得到煅燒物；步驟I、將煅燒物冷卻至室溫，研磨15min得到所述Li4Ti5012/Li3V2(PO4)3復(fù)合材料。實(shí)施例3一種Li4Ti5O12Zli3V2(PO4)3復(fù)合材料，包括按質(zhì)量份計(jì)算的尖晶石型鈦酸鋰99. 5 份、單斜磷酸鋰釩0.5份。Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4) 3復(fù)合材料的制備方法，包括如下具體步驟步驟A、制備單斜 Li3V2 (PO4) 3a、將五氧化二釩(V2O5)和草酸溶于150ml去離子水，攪拌Ih形成溶液I，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nv η草酸=2 3. 5；b、先將乙酸鋰(CH3COOLi ·2Η20)和磷酸(H3PO4)加入溶液I中，然后用300ml去離子水調(diào)節(jié)溶液I的體積，攪拌Ih形成溶液II，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nTO4- nLi+ = 1 1 ；c、將3. 6g甘氨酸在超聲分散條件下溶于IOOml去離子水，得到溶液III ；d、于70°C水浴中，在劇烈攪拌的情況下，將溶液III緩慢滴加到溶液II中，得到溶液IV ；e、將步驟d中所得溶液IV先于70°C水浴中反應(yīng)4h，然后于90°C下蒸發(fā)水分Ih得到凝膠；f、所得凝膠于120°C的烘箱中干燥16h得到干凝膠；g、將所得干凝膠研磨101^11，在隊(duì)保護(hù)下350°C預(yù)燒4h，研磨20min、壓片，750°C 煅燒8h，得到單斜Li3V2 (PO4) 3 (單斜LVP)；步驟B、將鈦酸四正丁酯在磁力攪拌下溶于無水乙醇，得到溶液V;其中，按照體積比計(jì)算，V鈦源.V無水己醇=1 · 7 ；步驟C、將尖晶石型Li4Ti5O12、單斜LVP、去離子水和丙烯酸以超聲分散的方式分散到無水乙醇中，得到混合物VI，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算， nTi = 0.86，nH2Q nTi = 3. 0，
n丙烯酸.nTi = 2 ;步驟D、將步驟C中所得的混合物VI轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，攪拌Ih得到懸浮液VII ；步驟E、將溶液V轉(zhuǎn)移到滴液漏斗中，劇烈攪拌下將溶液V緩慢滴加到懸浮液VII 中，直至攪拌形成凝膠；步驟F、將步驟E中所得凝膠置于100°C的烘箱中干燥20h，得到干凝膠；步驟G、將干凝膠研磨IOmin后置于500°C的N2氣流中預(yù)燒6h，得到預(yù)燒物；步驟H、將預(yù)燒物研磨15min、壓片，置于800°C的N2氣流中煅燒16h，得到煅燒物；步驟I、將煅燒物冷卻至室溫，研磨15min得到所述Li4Ti5012/Li3V2(PO4)3復(fù)合材料。實(shí)施例4一種Li3V2 (PO4) 3/Li4Ti5012復(fù)合材料，包括按質(zhì)量份計(jì)算的尖晶石型鈦酸鋰98份、 單斜磷酸鋰釩2份。Li4Ti5O12Zli3V2 (PO4) 3復(fù)合材料的制備方法，包括如下具體步驟步驟A、制備單斜 Li3V2 (PO4) 3a、將五氧化二釩(V2O5)、偏釩酸銨(NH4VO3)和草酸溶于200ml去離子水，攪拌Ih形成溶液I，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nv η草酸=2 3 ；b、先將氫氧化鋰(LiOH · H2O)、乙酸鋰(CH3COOLi · 2H20)和磷酸(H3PO4)加入溶液 I中，然后用200ml去離子水調(diào)節(jié)混合溶液I的體積，攪拌0. 5小時(shí)形成溶液II，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nPQ4_ nLi+ =1 1.03 ；c、將1. 5g檸檬酸、1. 5g甘氨酸在超聲分散條件下溶于80ml去離子水，得到溶液 III ；d、于60°C水浴中，在劇烈攪拌的情況下，將溶液III緩慢滴加到溶液II中，得到溶液IV ；e、將步驟d中所得溶液IV先于60°C水浴中反應(yīng)證，然后于80°C下蒸發(fā)水分池得到凝膠；f、所得凝膠于120°C的烘箱中干燥12h得到干凝膠；
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g、將所得干凝膠研磨811^11，在N2保護(hù)下450°C預(yù)燒3h，研磨25min、壓片，750°C煅燒6h，得到單斜Li3V2 (PO4)3 (單斜LVP)；步驟B、將鈦酸四正丁酯在磁力攪拌下溶于無水乙醇，得到溶液V;其中，按照體積
比計(jì)算，V鈦源.V無水Z1醇=1 · 6 ；步驟C、將尖晶石型Li4Ti5O12、單斜LVP、去離子水和丙烯酸以超聲分散的方式分散到無水乙醇中，得到混合物VI，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算， nTi = 0.88，nH2Q nTi = 2. 0，
n丙烯酸.nTi = 1 ；步驟D、將步驟C中所得的混合物VI轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，攪拌0. 5h得到懸浮液VII ；步驟E、將溶液V轉(zhuǎn)移到滴液漏斗中，劇烈攪拌下將溶液V緩慢滴加到懸浮液VI 中，直至攪拌形成凝膠；步驟F、將步驟E中所得凝膠置于120°C的烘箱中干燥16h，得到干凝膠；步驟G、將干凝膠研磨Smin后置于450°C的隊(duì)氣流中預(yù)燒證，得到預(yù)燒物；步驟H、將預(yù)燒物研磨IOmiru壓片，置于750°C的N2氣流中煅燒18h，得到煅燒物；步驟I、將煅燒物冷卻至室溫，研磨IOmin得到所述Li4Ti5012/Li3V2(PO4)3復(fù)合材料。實(shí)施例5一種Li4Ti5O12Zli3V2(PO4)3復(fù)合材料，包括按質(zhì)量份計(jì)算的尖晶石型鈦酸鋰99. 5 份、單斜磷酸鋰釩0.5份。Li4Ti5O12Zli3V2(PO4)3復(fù)合材料的制備方法，包括如下具體步驟步驟A、制備單斜 Li3V2 (PO4)3a、將五氧化二釩(V2O5)和草酸溶于150ml去離子水，攪拌Ih形成溶液I，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nv η草酸=2 3 ；b、先將氫氧化鋰(LiOH · H2O)、硝酸鋰(LiNO3)、乙酸鋰(CH3COOLi · 2H20)和磷酸 (H3PO4)、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)加入溶液I中，然后用300ml去離子水調(diào)節(jié)溶液I的體積， 攪拌1.5h形成溶液II，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，npQ4- nLi+ = 1 1.03；c、將Ig檸檬酸、Ig甘氨酸、Ig酒石酸、在超聲分散條件下溶于75ml去離子水，得到溶液III ；d、于80°C水浴中，在劇烈攪拌的情況下，將溶液III緩慢滴加到溶液II中，得到溶液IV ；e、將步驟d中所得溶液IV先于80°C水浴中反應(yīng)4h，然后于90°C下蒸發(fā)水分1. 5h 得到凝膠；f、所得凝膠于120°C的烘箱中干燥IOh得到干凝膠；g、將所得干凝膠研磨1511^11，在隊(duì)保護(hù)下450°C預(yù)燒5h，研磨25min、壓片，850°C 煅燒8h，得到單斜Li3V2 (PO4) 3 (單斜LVP)；步驟B、將(四)異丙醇鈦在磁力攪拌下溶于無水乙醇，得到溶液V;其中，按照體
禾只比計(jì)算，V鈦源ν無水Zi醇=1 10 ；步驟C、將尖晶石型Li4Ti5O12、單斜LVP、去離子水和丙烯酸以超聲分散的方式分散到無水乙醇中，得到混合物VI，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算， nTi = 0.82，η· nTi = 3. 0
步驟D、將步驟C中所得的混合物VI轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，攪拌Ih得到懸浮液VII ；步驟E、將溶液V轉(zhuǎn)移到滴液漏斗中，劇烈攪拌下將溶液V緩慢滴加到懸浮液VII 中，直至攪拌形成凝膠；步驟F、將步驟E中所得凝膠置于120°C的烘箱中干燥16h，得到干凝膠；步驟G、將干凝膠研磨15min后置于600°C的N2氣流中預(yù)燒證，得到預(yù)燒物；步驟H、將預(yù)燒物研磨20min、壓片，置于850°C的N2氣流中煅燒18小時(shí)，得到煅燒物；步驟I、將煅燒物冷卻至室溫，研磨20min得到所述Li4Ti5012/Li3V2(PO4)3復(fù)合材料。上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。測試本發(fā)明和未進(jìn)行包覆的Li4Ti5O12在不同倍率下的首次充電比容量；結(jié)果見表 1，表權(quán)利要求
1.一種Li4Ti5O12Zli3V2(PO4)3復(fù)合材料，其特征在于，包括按質(zhì)量份計(jì)算的如下物質(zhì) 尖晶 Li4Ti5O12 98 99. 5 份單斜 Li3V2 (PO4) 3 0.5 2 份。
2.制備權(quán)利要求1中所述Li4Ti5O12Zli3V2(PO4)3復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括如下制備步驟步驟A、制備單斜Li3V2 (PO4)3a、將釩源和草酸溶于去離子水，攪拌0.5 1. 5h形成溶液I，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算， nv η 草酸=1 1. 5 ~ 2 ；b、先將鋰源和磷酸根源加入溶液I中，然后用去離子水調(diào)節(jié)溶液I的體積，攪拌0.5 1. 形成溶液II，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nPQ4_ nLi+ = 1 1 1. 03，所述調(diào)節(jié)溶液I體積的去離子水為步驟a中所用去離子水的1 3. 5倍；c、將絡(luò)合劑在超聲分散條件下溶于去離子水，得到溶液III；d、于60 80°C水浴中，在劇烈攪拌的情況下，將溶液III緩慢滴加到溶液II中，得到溶液IV ；e、將步驟d中所得溶液IV先于60 80°C水浴中反應(yīng)3 釙，然后于70 90°C下將水分蒸發(fā)1 池得到凝膠；f、所得凝膠于80 120°C的烘箱中干燥10 18h得到干凝膠；g、將所得干凝膠研磨8 15min，在N2保護(hù)下350 450°C預(yù)燒3 5h，研磨20 25min、壓片，700 850°C煅燒 6 8h，得到單斜 Li3V2 (PO4)3 ；步驟B、將鈦源在磁力攪拌下溶于無水乙醇，得到溶液V;其中，按照體積比計(jì)算，Vtt源· V無水i醇=1 · 4 ~ 10 ；步驟C、將鋰源、單斜Li3V2 (PO4)3、去離子水和丙烯酸以超聲分散的方式分散到無水乙醇中，得到混合物VI，其中按照物質(zhì)的量計(jì)算，nTi nLi = 1 0.8 0.88，nTi nH20 = 1 1. 5 ~ 3. 5, nTi nmm= 1 0. 5 ~ 2 ；步驟D、將步驟C中所得的混合物VI轉(zhuǎn)移到反應(yīng)器中，攪拌0. 5 池得到懸浮液VII ； 步驟E、將溶液V轉(zhuǎn)移到滴液漏斗中，劇烈攪拌下將溶液V緩慢滴加到懸浮液VII中，直至攪拌形成凝膠；步驟F、將步驟E中所得凝膠置于100 120°C的烘箱中干燥12 20h，得到干凝膠； 步驟G、將干凝膠研磨8 15min后置于450 600°C的N2氣流中預(yù)燒5 他，得到預(yù)燒物；步驟H、將預(yù)燒物研磨10 20min、壓片，置于750 850°C的N2氣流中煅燒12 20h， 得到煅燒物；步驟I、將煅燒物冷卻至室溫，研磨10 20min得到所述Li4Ti5O12Ai3V2 (PO4) 3復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述Li4Ti5O12Ai3V2(PO4)3復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述鋰源為氫氧化鋰、硝酸鋰、乙酸鋰中的一種或者幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述Li4Ti5O12Ai3V2(PO4)3復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述釩源為五氧化二釩、偏釩酸銨中的一種或者兩種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述Li4Ti5O12Ai3V2(PO4)3復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸根源為磷酸、磷酸二氫銨中的一種或者兩種的混合物
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述Li4Ti5O12Ai3V2(PO4)3復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述鈦源為鈦酸四正丁酯或(四)異丙醇鈦。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述Li4Ti5O12Ai3V2(PO4)3復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述絡(luò)合劑為檸檬酸、甘氨酸、酒石酸中的一種或者幾種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及鋰離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種Li4Ti5O12/Li3V2(PO4)3復(fù)合材料及其制備方法；本發(fā)明將單斜Li3V2(PO4)3包覆在尖晶石型Li4Ti5O12上，單斜Li3V2(PO4)3不僅可以為Li4Ti5O12提供機(jī)械支撐，而且單斜Li3V2(PO4)3本身又是鋰離子脫嵌良好的材料；本發(fā)明制備的材料不僅具有優(yōu)異的倍率和循環(huán)性能，而且本發(fā)明具有安全、綠色環(huán)保的特性，可以用來制備具有優(yōu)異電化學(xué)性能的材料。
文檔編號(hào)H01M4/62GK102306789SQ20111022833
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者劉 東, 唐致遠(yuǎn), 張新河, 王麗娟, 馬莉, 高利亭 申請人:東莞市邁科科技有限公司