CN103545518B - 磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料及其制备方法和应用 - Google Patents

磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料及其制备方法；其中磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料由介孔纳米线呈束状捆绕而成，其中单根介孔纳米线的直径为50～200纳米，长度为5～20微米，其内部孔结构的孔径为2～20纳米；其制备方法特点为利用自组装机制和后续煅烧处理，使加入的表面活性剂原位碳化而形成磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，无需预先加入介孔硬模板；该磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料可作为长寿命、高功率锂离子电池正极活性材料。

Description

磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米材料与电化学技术领域，具体涉及磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料及其制备方法，该材料可作为高功率长寿命锂离子电池正极活性材料。
背景技术
锂离子电池作为一种绿色电化学储能器件，被广泛应用于手机、笔记本电脑等便携设备，并被作为动力电源的最佳选择。锂离子电池的能量密度高，然而其较低的离子与电子传输速率导致其倍率特性较差、功率密度较低。其中，倍率特性较差即电池所需的充电时间较长，输出功率较低，因此较低的功率密度限制了锂离子电池在混合动力汽车及纯电动汽车中的应用；同时锂离子电池电极材料在充放电过程中，电极材料会发生膨胀收缩造成内部应力，使得材料结构破坏，失去活性，导致其使用寿命缩短。因此，研究基于新型纳米电极材料的大容量、高功率、长寿命、低成本锂离子电池是当前低碳经济时代锂离子电池研究的前沿和热点之一。纳米材料具有高的比表面积以及更好的活性，作为锂离子电池电极材料时与电解液接触面积大、锂离子脱嵌距离短，能有效提高材料的电活性，作为高功率锂离子电池电极材料时具有显著的优势。纳米线结构能够提供连续的电子传输路径，纳米线之间只要经过几个点的有效接触便可实现电子传输网络，在高性能锂离子电池中的研发与运用中有着独特的优势。
作为典型的磷酸盐体系化合物，钒酸钒锂因其多电子反应和晶体内部连续的三维锂离子扩散通道，并由于稳定的结构和良好的热稳定性，为锂离子在快速扩散提供便利。然而其本身差的导电性阻碍了电化学反应的有效进行，近年来，纳米钒酸钒锂材料作为锂离子电池正极材料已被广泛研究，但是磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料仍鲜有报道，利用简单、方便、低成本的方法合成高性能的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线电极材料具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料及其制备方法，其工艺简单，所得的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料具有优良电化学性能。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：设计合成磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其由介孔纳米线呈束状捆绕而成，其中单根介孔纳米线的直径为50～200纳米，长度为5～20微米，其内部孔结构的孔径为2～20纳米；其为由下述方法制备得到的产物，包括有以下步骤：
1）称取V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2）向步骤1）所得悬浊液中加入草酸，于水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；
3）向步骤2）所得溶液中加入锂源与磷酸源的混合溶液，其中每摩尔V2O5对应3摩尔的锂源和3摩尔的磷酸源，保持水浴并继续搅拌；
4）将十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；
5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌；
6）将步骤5）所得的液体转移至反应釜中，加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温；
7）将步骤6）所得的产物直接干燥，干燥后的粉末在惰性或还原性气氛中煅烧，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料；
按上述方案，步骤2）所述的加入草酸的量为每摩尔V2O5对应3～4摩尔草酸，水浴温度为70～90℃。
按上述方案，步骤3）所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂或乙酸锂，磷酸源为磷酸或磷酸二氢铵。
按上述方案，步骤4）所述的加入十六烷基三甲基溴化铵的量为每摩尔V2O5对应1～2摩尔十六烷基三甲基溴化铵，水浴温度为60～90℃。
按上述方案，步骤6）所述的加热反应温度为160～200℃，时间为24～72小时。
按上述方案，步骤7）所述的惰性气氛为纯氩气或纯氮气，所述的还原性气氛为氩气与氢气体积比为95:5的混合气。
按上述方案，步骤7）所述的煅烧温度为720～800℃，煅烧时间为6～12小时。
所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，包括有以下步骤：
1）称取V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2）向步骤1）所得悬浊液中加入草酸，于水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；
3）向步骤2）所得溶液中加入锂源与磷酸源的混合溶液，其中每摩尔V2O5对应3摩尔的锂源和3摩尔的磷酸源，保持水浴并继续搅拌；
4）将十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；
5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌；
6）将步骤5）所得的液体转移至反应釜中，加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温；
7）将步骤6）所得的产物直接干燥，干燥后的粉末在惰性或还原性气氛中煅烧，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料；
所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料的应用。
本发明利用磷酸钒锂与介孔碳复合，利用复合介孔纳米线材料提供大的比表面积和连续的电子导电性与锂离子扩散能力，并且其内部的多孔孔隙能够缓冲充放电过程的体积膨胀，进而大大提高了材料的高倍率性能与循环稳定性。
本发明的有益效果是：基于溶胶凝胶法和自组装的机制，通过一步水热法，获得纳米线前驱体，利用后续煅烧处理，使加入的表面活性剂原位碳化而获得磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，无需预先加入介孔硬模板。本发明磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料时，该纳米线表现出优异的循环稳定性与高倍率特性，是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。本发明工艺简单，所采用的简单水热法对设备要求低，可通过改变反应物浓度、反应温度和时间即可控制材料的形貌和尺寸大小，且制得的材料纯度高、分散性好，易于扩大化生产，非常有利于市场化推广。
附图说明
图1是本发明实施例1的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的合成机理图；
图2是本发明实施例1的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的设计机理图；
图3是本发明实施例1的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的XRD图；
图4是本发明实施例1的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的扫描电镜图与能量色散X射线光谱元素分布图；
图5是本发明实施例1的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的透射电镜图；
图6是本发明实施例1的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的氮气吸附脱附曲线和BJH孔径分布曲线；
图7是本发明实施例1的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料在1C（133mA/g）电流密度下和3-4.3V电压区间内的电池循环性能曲线图；
图8是本发明实施例1的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料在5C（665mA/g）电流密度下和3-4.3V电压区间内的电池循环性能曲线图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料制备方法，它包括如下步骤：
1）称取2毫摩尔的V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2）向步骤1）所得悬浊液中加入6毫摩尔草酸，在70℃水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；
3）向步骤2）所得溶液中加入3毫摩尔碳酸锂与6毫摩尔磷酸二氢铵的混合溶液，保持水浴并继续搅拌；
4）将2摩尔十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，80℃水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；
5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌30分钟；
6）将步骤5）所得的溶液转移至反应釜中，180℃条件下反应48小时，取出反应釜，自然冷却至室温；
7）将步骤6）所得的产物直接干燥，干燥后的粉末在纯氮气气氛中750℃煅烧8小时，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料；
如图1所示，本发明的合成机理是：基于水热法，利用溶胶凝胶法和自组装机制，合成反应过程包括形成正负离子胶束、自组装过程、后期煅烧结晶碳化过程，合成包括有磷酸钒锂纳米晶和碳复合的介孔纳米线材料，即磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料。
如图2所示，该种磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线结构比表面积大，能够有效地提高电极材料与电解液的接触面积；同时，磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线内部的孔隙能够提供连续的离子传输路径，并且其内部复合的碳提高了的电子传输能力，进而大大提高了其倍率特性。此外，介孔纳米线结构内部的孔隙空间能够有效缓和电极材料充放电过程的膨胀收缩，改善材料在充放电循环过程中的结构稳定性，提高了其循环稳定性，为此，所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为获得长寿命、高倍率的锂离子电池正极活性材料的应用。
以本实例产物磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料为例，其结构由X-射线衍射仪确定。如图3所示，X-射线衍射图谱(XRD)表明，磷酸钒锂为单斜相（JCPDS卡片号为01-072-7074），无其它杂相。如图4所示，场发射扫描电镜(FESEM)测试表明，其由介孔纳米线呈束状捆绕而成，其中单根介孔纳米线的直径为50～200纳米，长度为5～20微米；由能量色散X射线光谱元素分布图(EDXmapping)测试表明，元素碳、钒、磷均匀分布在纳米线中，证明了磷酸钒锂和碳均匀的复合在纳米线中。如图5所示，透射电镜(TEM)及高分辨透射电镜(HRTEM)测试表明该纳米结构具有良好的晶体结构。如图6所示，经氮气吸附脱附测试表明磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的BET比表面积高达65.1cm2/g，其氮气吸附脱附曲线具有典型的滞后环，其孔径分布主要在2～20纳米，为介孔范围。本发明的形成过程是由于表面活性剂与磷酸钒锂胶束在水热条件下自组装的过程，并经过煅烧处理，使得磷酸钒锂结晶化和表面活性剂原位地碳化，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料。
本实例制备的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料，锂离子电池的制备方法其余步骤与通常的制备方法相同。正极片的制备方法如下，采用磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为活性材料，乙炔黑作为导电剂，聚四氟乙烯作为粘结剂，活性材料、乙炔黑、聚四氟乙烯的质量比为80:10:10；将它们按比例充分混合后，加入少量异丙醇，研磨均匀，在对辊机上压约0.1mm厚的电极片；压好的正极片置于80℃的烘箱干燥24小时后备用。以1M的LiPF6溶解于乙烯碳酸酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）中作为电解液，锂片为负极，Celgard2325为隔膜，CR2016型不锈钢为电池外壳组装成扣式锂离子电池。
以本实例制备的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料为例，如图7所示，在3-4.3V电压区间内，在1C（133mA/g）的电流密度下，首次电容量可达128mAh/g，循环300次后容量保持率为89.8%。如图8所示，在5C（665mA/g）的电流密度下，首次容量可达119mAh/g，循环1000次后容量保持率为89.6%，循环3000次后容量保持率为80.1%。该结果表明磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料具有优异的高倍率特性，是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。
实施例2：
磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料制备方法，它包括如下步骤：
1）称取4毫摩尔的V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2）向步骤1）所得悬浊液中加入16毫摩尔草酸，在90℃水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；
3）向步骤2）所得溶液中加入12毫摩尔氢氧化锂与12毫摩尔磷酸的混合溶液，保持水浴并继续搅拌；
4）将8摩尔十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，70℃水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；
5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌60分钟；
6）将步骤5）所得的溶液转移至反应釜中，200℃条件下反应24小时，取出反应釜，自然冷却至室温；
7）将步骤6）所得的产物与溶液直接干燥，干燥后的粉末在纯氩气气氛中800℃煅烧6小时，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料；
以本实例制备的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料为例，在3-4.3V电压区间内，在1C（133mA/g）的电流密度下，首次电容量可达125mAh/g，循环300次后容量保持率为87.2%。在3-4.3V电压区间内，在5C（665mA/g）的电流密度下，首次容量可达113mAh/g，循环1000次后容量保持率为86%，循环3000次后容量保持率为76%。该结果表明磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料具有优异的高倍率特性，是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。
实施例3：
磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料制备方法，它包括如下步骤：
1）称取2毫摩尔的V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2）向步骤1）所得悬浊液中加入6毫摩尔草酸，在70℃水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；
3）向步骤2）所得溶液中加入6毫摩尔乙酸锂与6毫摩尔磷酸的混合溶液，保持水浴并继续搅拌；
4）将2摩尔十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，60℃水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；
5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌60分钟；
6）将步骤5）所得的溶液转移至反应釜中，180℃条件下反应48小时，取出反应釜，自然冷却至室温；
7）将步骤6）所得的产物与溶液直接干燥，干燥后的粉末在纯氮气气氛中720℃煅烧12小时，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料；
以本实例制备的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料为例，在3-4.3V电压区间内，在1C（133mA/g）的电流密度下，首次电容量可达127mAh/g，循环300次后容量保持率为88.6%%。在3-4.3V电压区间内，在5C（665mA/g）的电流密度下，首次容量可达115mAh/g，循环1000次后容量保持率为88.7%，循环3000次后容量保持率为79.4%。该结果表明磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料具有优异的高倍率特性，是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。
实施例4：
磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料制备方法，它包括如下步骤：
1）称取10毫摩尔的V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2）向步骤1）所得悬浊液中加入30毫摩尔草酸，在80℃水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；
3）向步骤2）所得溶液中加入15毫摩尔碳酸锂与30毫摩尔磷酸二氢铵的混合溶液，保持水浴并继续搅拌；
4）将15摩尔十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，80℃水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；
5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌40分钟；
6）将步骤5）所得的溶液转移至反应釜中，190℃条件下反应48小时，取出反应釜，自然冷却至室温；
7）将步骤6）所得的产物与溶液直接干燥，干燥后的粉末在纯氮气气氛中780℃煅烧10小时，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料；
以本实例制备的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料为例，在3-4.3V电压区间内，在1C（133mA/g）的电流密度下，首次电容量可达127mAh/g，循环300次后容量保持率为90.1%。在3-4.3V电压区间内，在5C（665mA/g）的电流密度下，首次容量可达117mAh/g，循环1000次后容量保持率为89.9%，循环3000次后容量保持率为80.5%。该结果表明磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料具有优异的高倍率特性，是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。
实施例5：
磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料制备方法，它包括如下步骤：
1）称取6毫摩尔的V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2）向步骤1）所得悬浊液中加入18毫摩尔草酸，在90℃水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；
3）向步骤2）所得溶液中加入9毫摩尔碳酸锂与18毫摩尔磷酸二氢铵的混合溶液，保持水浴并继续搅拌；
4）将6摩尔十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，90℃水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；
5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌40分钟；
6）将步骤5）所得的溶液转移至反应釜中，160℃条件下反应72小时，取出反应釜，自然冷却至室温；
7）将步骤6）所得的产物与溶液直接干燥，干燥后的粉末在氩气与氢气体积比为95:5的混合气气氛中750℃煅烧8小时，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料；
以本实例制备的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料为例，在3-4.3V电压区间内，在1C（133mA/g）的电流密度下，首次电容量可达125mAh/g，循环300次后容量保持率为88.4%。在3-4.3V电压区间内，在5C（665mA/g）的电流密度下，首次容量可达113mAh/g，循环1000次后容量保持率为87.9%，循环3000次后容量保持率为78.6%。该结果表明磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料具有优异的高倍率特性，是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。
实施例6：
磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料制备方法，它包括如下步骤：
1）称取4毫摩尔的V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2）向步骤1）所得悬浊液中加入12毫摩尔草酸，在80℃水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；
3）向步骤2）所得溶液中加入12毫摩尔碳酸锂与24毫摩尔磷酸二氢铵的混合溶液，保持水浴并继续搅拌；
4）将8摩尔十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，80℃水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；
5）向步骤3）所得的溶液中加入步骤4）所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌60分钟；
6）将步骤5）所得的溶液转移至反应釜中，180℃条件下反应72小时，取出反应釜，自然冷却至室温；
7）将步骤6）所得的产物与溶液直接干燥，干燥后的粉末在纯氮气气氛中750℃煅烧8小时，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料；
以本实例制备的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料为例，在3-4.3V电压区间内，在1C（133mA/g）的电流密度下，首次电容量可达124mAh/g，循环300次后容量保持率为89.3%。在5C（665mA/g）的电流密度下，首次容量可达117mAh/g，循环1000次后容量保持率为88.9%，循环3000次后容量保持率为79.2%。该结果表明磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料具有优异的高倍率特性，是高功率、长寿命锂离子电池的潜在应用材料。

Claims (9)

1.磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其由介孔纳米线呈束状捆绕而成，其中单根介孔纳米线的直径为50～200纳米，长度为5～20微米，其内部孔结构的孔径为2～20纳米；其为由下述方法制备得到的产物，包括有以下步骤：
1)称取V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2)向步骤1)所得悬浊液中加入草酸，于水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；所述的加入草酸的量为每摩尔V2O5对应3～4摩尔草酸，水浴温度为70～90℃；
3)向步骤2)所得溶液中加入锂源与磷酸源的混合溶液，其中每摩尔V2O5对应3摩尔的锂源和3摩尔的磷酸源，保持水浴并继续搅拌；
4)将十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；所述的加入十六烷基三甲基溴化铵的量为每摩尔V2O5对应1～2摩尔十六烷基三甲基溴化铵，水浴温度为60～90℃；
5)向步骤3)所得的溶液中加入步骤4)所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌；
6)将步骤5)所得的液体转移至反应釜中，加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温；所述的加热反应温度为160～200℃，时间为24～72小时；
7)将步骤6)所得的产物直接干燥，干燥后的粉末在惰性或还原性气氛中煅烧，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料。
2.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤3)所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂或乙酸锂，磷酸源为磷酸或磷酸二氢铵。
3.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤7)所述的惰性气氛为纯氩气或纯氮气，所述的还原性气氛为氩气与氢气体积比为95:5的混合气。
4.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料，其特征在于步骤7)所述的煅烧温度为720～800℃，煅烧时间为6～12小时。
5.根据权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，包括有以下步骤：
1)称取V2O5粉末于去离子水中得到悬浊液；
2)向步骤1)所得悬浊液中加入草酸，于水浴中充分搅拌直至形成澄清溶液；所述的加入草酸的量为每摩尔V2O5对应3～4摩尔草酸，水浴温度为70～90℃；
3)向步骤2)所得溶液中加入锂源与磷酸源的混合溶液，其中每摩尔V2O5对应3摩尔的锂源和3摩尔的磷酸源，保持水浴并继续搅拌；
4)将十六烷基三甲基溴化铵加入去离子水中，水浴搅拌直至其充分溶解，形成十六烷基三甲基溴化铵溶液；所述的加入十六烷基三甲基溴化铵的量为每摩尔V2O5对应1～2摩尔十六烷基三甲基溴化铵，水浴温度为60～90℃；
5)向步骤3)所得的溶液中加入步骤4)所得十六烷基三甲基溴化铵溶液，保持水浴并继续搅拌；
6)将步骤5)所得的液体转移至反应釜中，加热进行反应，取出反应釜，自然冷却至室温；所述的加热反应温度为160～200℃，时间为24～72小时；
7)将步骤6)所得的产物直接干燥，干燥后的粉末在惰性或还原性气氛中煅烧，得到磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料。
6.根据权利要求5所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤3)所述的锂源为碳酸锂、氢氧化锂或乙酸锂，磷酸源为磷酸或磷酸二氢铵。
7.根据权利要求5所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤7)所述的惰性气氛为纯氩气或纯氮气，所述的还原性气氛为氩气与氢气体积比为95:5的混合气。
8.根据权利要求5所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料的制备方法，其特征在于步骤7)所述的煅烧温度为720～800℃，煅烧时间为6～12小时。
9.权利要求1所述的磷酸钒锂/碳异质介孔纳米线材料作为锂离子电池正极活性材料的应用。
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