CN106887577B - 一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料及其制备方法与应用,所述磷酸钒锂为单斜相和斜方相并存的同质异构二相磷酸钒锂,所述磷酸钒钠为斜方相磷酸钒钠,所述碳为无定型碳。该方法采用生物模板、表面改性、水热反应和碳热还原技术相结合,制备由单斜与斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠及碳相组成的复合材料,颗粒分散性好,颗粒较均匀,具有良好的电化学性能,可作为正极材料用于高性能锂离子电池。

Description

一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料及其 制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池用同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料及其制备方法与应用,属于锂离子电池正极材料技术领域。
背景技术
磷酸钒锂与磷酸钒钠同为NASICON结构,其中磷酸钒锂具有单斜和斜方两种晶型,磷酸钒钠为斜方晶型。由于单斜与斜方相中的钒氧八面体和磷酸四面体连接方式不同,导致锂离子或钠离子在晶体结构中的占位不同和脱嵌传输过程不同。单斜磷酸钒锂中的锂离子可以完全可逆脱嵌,其充放电比容量高但循环性能差;而斜方磷酸钒锂只有部分锂离子可逆脱嵌,其充放电比容量低但循环性能好。斜方磷酸钒钠与斜方磷酸钒锂晶体结构相同,其电化学性能特点也类似,斜方磷酸钒钠由于Na原料来源广且成本低也成为锂离子电池正极材料的优选之一。
磷酸钒锂和磷酸钒钠均为低导电性与低离子传导性材料,为提高其导电性和离子传导性,通常采用通过表面包覆等形式引入具有高导电性的碳等物质,如,碳包覆磷酸钒锂、碳包覆磷酸钒钠。目前,作为正极材料的磷酸钒锂多为单斜磷酸钒锂,其粉体分散性及循环稳定性较差,同时纯相磷酸钒锂成本较高,而且锂资源比较有限。
中国专利文献CN102569797A(申请号:201210019392.7)公开了一种新型磷酸盐基正极复合材料及其制备方法和用途,所述材料具有单斜和斜方两种晶格结构,其化学式为A3-xV2-yMy(PO4)3/C,其中A为Li+、Na+或其混合物,所述M为Mg、Al、Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn,或Nb,0≤x≤3.0,0≤y≤2.0;所述C为碳层;该正极复合材料通过采用钠离子对磷酸钒锂进行掺杂,减少价格昂贵的锂离子的用量,降低磷酸钒锂作为正极材料的经济成本。虽然该材料是单斜磷酸钒锂和斜方磷酸钒钠两种晶格的混合,但其中磷酸钒锂仍为纯相结构,同时该正极材料是采用固相法制得,得到的材料粒径不均匀,分散性差,这些对电化学性能均产生不利影响。
发明内容
针对现有磷酸钒锂正极材料存在的不足,本发明提供一种锂离子电池用同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料,该复合正极材料粉体颗粒均匀,分散性好,电化学性能高。
本发明还提供一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,该方法采用生物模板、表面改性、水热反应和碳热还原技术相结合,最终得到了由单斜相与斜方相磷酸钒锂、斜方相磷酸钒钠及碳组成的复合材料。
术语解释:
同质异构二相磷酸钒锂:是指复合材料中同时存在着单斜和斜方两种晶相的磷酸钒锂。
磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳:化学表达式为Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C,是由磷酸钒锂、磷酸钒钠和碳组成的复合材料。
本发明的技术方案如下:
一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料,该复合正极材料的化学表达式为Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C,其中,所述磷酸钒锂为单斜相和斜方相并存的同质异构二相磷酸钒锂,所述磷酸钒钠为斜方相磷酸钒钠,所述碳为无定形碳,单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为(25~35):(40~55):(10~18):(5~8)。
根据本发明优选的,单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为30.6:48.4:14.9:6.1。
根据发明优选的,所述复合正极材料的平均粒径为100~1000nm。
根据本发明,一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,包括步骤如下:
(1)将酵母培养液于30~40℃条件下培养0.5~2h,离心后得到培养后酵母;
(2)按照摩尔比V:C2H4O2:水=(1~3):(2~5):(200~400),将钒源与草酸加入到蒸馏水中,于65~75℃加热搅拌30-60min,然后按质量比V:干酵母=(10~14):(3~8),加入培养后酵母,混合均匀后得到溶液1;
(3)按照质量比干酵母:表面活性剂=1:(0.5~2),向溶液1中加入表面活性剂,于65~75℃加热搅拌30~60min,得到溶液2;
(4)按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3-=(4~8):(0.5~3):(3~6):(5~10),向溶液2中先后加入锂源、钠源以及磷源,混合均匀后得到溶液3;
(5)将溶液3置于温度160~200℃水热处理18~36h,冷却后,取沉淀物干燥得到前驱体;
(6)将步骤(5)的前驱体在氮气保护下,于700~900℃下煅烧6~10h,冷却后得到同质异构二相Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C复合材料。
根据本发明,优选的,步骤(1)中所述的酵母培养液为葡萄糖:干酵母:水按质量比为(1~3):(1~3):(100~300)混合得到的混合液。
根据本发明,优选的,步骤(1)中培养温度为35℃,培养时间为1h。
进一步优选的,所述的干酵母为面包酵母。面包酵母为常规市售产品。
根据本发明,优选的,步骤(2)中所述的钒源为偏钒酸铵。
根据本发明,优选的,步骤(2)中V:C2H4O2:水的摩尔比为(2~3):(2~3):(200~300),最为优选的,V:C2H4O2:水的摩尔比为2:3:300。
根据本发明,优选的,步骤(2)中加热温度为70℃,搅拌时间为40min。
根据本发明,优选的,步骤(2)中,V:干酵母的质量比为:(10~12):(3~5),最为优选的,V:干酵母的质量比为:12:5。
根据本发明,优选的,步骤(3)中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。
根据本发明,优选的,步骤(3)中,干酵母:表面活性剂的质量比为1:1。
根据本发明,优选的,步骤(3)中加热温度为70℃,搅拌时间为50min。
根据本发明,优选的,步骤(4)中所述的锂源为碳酸锂,钠源为无水乙酸钠,磷源为磷酸二氢铵。
本发明的培养后酵母提供碳源。
根据本发明,优选的,步骤(4)中,Li:Na:V:PO4 3-的摩尔比为(4~5):(0.5~1):(3~4):(5~8),最为优选的,Li:Na:V:PO4 3-的摩尔比为5:1:4:6。
根据本发明,优选的,步骤(5)中,水热处理温度为180~200℃,水热处理时间24~36h,最为优选的,水热处理温度为180℃,水热处理时间24h。
根据本发明,优选的,步骤(5)中所述的干燥方式为真空干燥,干燥温度为90~100℃,干燥时间为8~14h。
根据本发明,优选的,步骤(6)中煅烧温度为800~900℃,煅烧时间为8~10h,最为优选的,煅烧温度为800℃,煅烧时间为8h。
本发明的方法采用生物模板、表面改性、水热反应和碳热还原技术相结合,酵母培养液中带电荷的酵母细胞吸附溶液中离子或离子团形成团粒,通过表面活性剂改性,经水热和碳热还原反应,最终得到具有良好分散性和电化学性能的由单斜相磷酸钒锂、斜方相磷酸钒锂与斜方相磷酸钒钠及碳组成的复合材料。
本发明的同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料作为锂离子电池的正极材料的应用。其中,应用方法如下:
①将磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳锂离子电池复合正极材料与导电剂和粘结剂充分研磨混合后,加入N-甲基吡咯烷酮溶剂,搅拌均匀后得到预涂精制浆液;正极材料、导电剂、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮溶剂加入质量比为8:1:1:41。
②将上述预涂精制浆液涂布于铝箔上,然后将电极片干燥处理后即得锂离子电池正极电极片,所得锂离子电池正极电极片用于纽扣型锂离子电池。
本发明相对于现有技术,具有如下优良效果:
1、本发明的复合正极材料,磷酸钒锂为同质异构二相,具有单斜相和斜方相两种晶体结构,相对于纯单斜相磷酸钒锂的复合正极材料,本发明提高了粉体的分散性,粉体颗粒较均匀,具有较高放电比容量和良好的循环稳定性。
2、本发明的复合正极材料相对于碳包覆磷酸钒锂,通过引入磷酸钒钠,可减少价格昂贵的锂源的用量,降低材料的经济成本。相对于碳包覆磷酸钒钠,通过引入磷酸钒锂,将其用作锂离子电池正极材料,可提高其电化学性能。
3、本发明的方法采用生物模板、表面改性、水热反应和碳热还原技术相结合,可得到由单斜相与斜方相磷酸钒锂、斜方相磷酸钒钠及碳组成的复合材料。本发明的方法相比于固相法或其它化学法,提高了粉体分散性及电化学性能。
4、本发明的方法制备的Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C作为锂离子电池材料应用时,在充放电电压为1.5~4.3V和1C倍率下的首次放电比容量高达186.9mAh/g,循环100次之后的放电比容量可达185.6mAh/g;在1.5~4.3V和10C倍率下的首次放电比容量为108.9mAh/g,循环400次之后的放电比容量高达106.2mAh/g。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的锂离子电池复合正极材料的XRD图。
图2为本发明实施例1制备的锂离子电池复合正极材料的透射电子显微照片。
图3为本发明实施例1制备的锂离子电池复合正极材料的电化学循环性能图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步说明,但不限于此。
实施例中的干酵母选用新良高活性面包干酵母、安琪高活性面包干酵母,市购产品。
实施例中所用原料均为常规原料。
实施例1
一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,具体步骤如下:
按质量比葡萄糖:干酵母:水=1:1:100配制酵母培养液,将酵母培养液于35℃条件下培养1h,离心后得到培养后酵母;按照摩尔比V:C2H4O2:水=2:3:300,将偏钒酸铵与草酸加入到蒸馏水中,于70℃加热并搅拌40min,然后按质量比V:干酵母=12:5,加入培养后酵母,混合均匀后得到溶液1;按照质量比干酵母:十六烷基三甲基溴化铵=1:1,向溶液1中加入十六烷基三甲基溴化铵,于70℃加热并搅拌50min,得到溶液2;按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3-=5:1:4:6,向溶液2中先后加入碳酸锂、无水乙酸钠以及磷酸二氢铵,混合均匀后将其置于反应釜中于180℃加热24h,冷却后将沉淀物于100℃真空干燥10h得到前驱体;将制得的前驱体在氮气保护下,于800℃下煅烧8h,冷却后得到同质异构二相Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C复合材料粉体。
所得的复合材料的XRD图如图1所示,从图1中可以看出,单斜Li3V2(PO4)3和斜方Li3V2(PO4)3的特征峰都很明显,表明复合材料中存在着单斜和斜方两种晶相的磷酸钒锂,单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为30.6:48.4:14.9:6.1。
所得的复合材料的电镜照片如图2所示,从图中可以看出,复合材料的平均粒径为100nm左右,分散性好。
将所得Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C用作锂离子电池正极材料纽扣型锂离子电池,包括步骤:
①将Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C粉体与导电剂、粘结剂充分研磨混合后,加入N-甲基吡咯烷酮溶剂,搅拌均匀后得到预涂精制浆液;所述Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C、导电剂、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮溶剂的质量比为8:1:1:41;
②将上述预涂精制浆液涂布于铝箔上,然后将电极片干燥处理后即得锂离子电池正极电极片,所得锂离子电池正极电极片用于制成纽扣型锂离子电池。
以上制成的锂离子电池,经测试,在充放电电压为1.5~4.3V和1C倍率下的首次放电比容量为186.9mAh/g,循环100次之后的放电比容量可达185.6mAh/g;在充放电电压为1.5~4.3V和10C倍率下的首次放电比容量为108.9mAh/g,循环400次之后的放电比容量为106.2mAh/g,见附图3。
实施例2
一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,具体步骤如下:
按质量比葡萄糖:干酵母:水=1:1:100配制酵母培养液,将酵母培养液于30℃条件下培养2h,离心后得到培养后酵母;按照摩尔比V:C2H4O2:水=2:3:300,将偏钒酸铵与草酸加入到蒸馏水中,于70℃加热并搅拌30min,然后按质量比V:干酵母=12:5,加入培养后酵母,混合均匀后得到溶液1;按照质量比干酵母:十六烷基三甲基溴化铵=1:2,向溶液1中加入十六烷基三甲基溴化铵,于70℃加热并搅拌60min,得到溶液2;按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3-=5:1:4:6,向溶液2中先后加入碳酸锂、无水乙酸钠以及磷酸二氢铵,混合均匀后将其置于反应釜中于160℃加热36h,冷却后将沉淀物于90℃真空干燥14h得到前驱体;将制得的前驱体在氮气保护下,于700℃下煅烧10h,冷却后得到同质异构二相Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C复合材料粉体,复合材料中单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为33.9:45.3:14.7:6.1,复合材料的平均粒径为500nm左右。
将所得Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C用作锂离子电池正极材料纽扣型锂离子电池,如实施例1所述。所得纽扣型锂离子电池,经测试,在充放电电压为1.5~4.3V和1C倍率下的首次放电比容量为131.7mAh/g,循环100次之后的放电比容量可达130.5mAh/g;在充放电电压为1.5~4.3V和10C倍率下的首次放电比容量为69.9mAh/g,循环400次之后的放电比容量为44.8mAh/g。
实施例3
一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,具体步骤如下:
按质量比葡萄糖:干酵母:水=1:1:100配制酵母培养液,于40℃条件下培养0.5h,离心后得到培养后酵母;按照摩尔比V:C2H4O2:水=2:3:300,将偏钒酸铵与草酸加入到蒸馏水中,于70℃加热并搅拌60min,然后按质量比V:干酵母=12:5,加入培养后酵母,混合均匀后得到溶液1;按照质量比干酵母:十六烷基三甲基溴化铵=1:0.5,向溶液1中加入十六烷基三甲基溴化铵,于70℃加热并搅拌30min,得到溶液2;按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3-=5:1:4:6,向溶液2中先后加入碳酸锂、无水乙酸钠以及磷酸二氢铵,混合均匀后将其置于反应釜中于200℃加热18h,冷却后将沉淀物于100℃真空干燥8h得到前驱体;将制得的前驱体在氮气保护下,于900℃下煅烧6h,冷却后得到同质异构二相Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C复合材料粉体。复合材料中单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为28.5:50.2:15.5:5.8,复合材料的平均粒径为1000nm左右。
将所得Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C用作锂离子电池正极材料纽扣型锂离子电池,如实施例1所述。所得纽扣型锂离子电池,经测试,在充放电电压为1.5~4.3V和1C倍率下的首次放电比容量为149mAh/g,循环100次之后的放电比容量可达148.1mAh/g;在充放电电压为1.5~4.3V和10C倍率下的首次放电比容量为91mAh/g,循环400次之后的放电比容量为47mAh/g。
实施例4
一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,具体步骤如下:
按质量比葡萄糖:干酵母:水=1:1:100配制酵母培养液,将酵母培养液于35℃条件下培养1h,离心后得到培养后酵母;按照摩尔比V:C2H4O2:水=1:3:200,将偏钒酸铵与草酸加入到蒸馏水中,于75℃加热并搅拌30min,然后按质量比V:干酵母=10:4,加入培养后酵母,混合均匀后得到溶液1;按照质量比干酵母:十六烷基三甲基溴化铵=1:1,向溶液1中加入十六烷基三甲基溴化铵,于75℃加热并搅拌30min,得到溶液2;按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3-=5:1:4:6,向溶液2中先后加入碳酸锂、无水乙酸钠以及磷酸二氢铵,混合均匀后将其置于反应釜中于180℃加热24h,冷却后将沉淀物于100℃真空干燥10h得到前驱体;将制得的前驱体在氮气保护下,于800℃下煅烧8h,冷却后得到同质异构二相Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C锂离子电池复合正极材料粉体。复合材料中单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为31.1:48.9:14.8:5.2。
实施例5
一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,具体步骤如下:
按质量比葡萄糖:干酵母:水=1:1:100配制酵母培养液,将酵母培养液于35℃条件下培养1h,离心后得到培养后酵母;按照摩尔比V:C2H4O2:水=1:3:200,将偏钒酸铵与草酸加入到蒸馏水中,于75℃加热并搅拌30min,然后按质量比V:干酵母=10:4,加入培养后酵母,混合均匀后得到溶液1;按照质量比干酵母:十六烷基三甲基溴化铵=1:1,向溶液1中加入十六烷基三甲基溴化铵,于75℃加热并搅拌30min,得到溶液2;按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3-=4:0.8:3:5,向溶液2中先后加入碳酸锂、无水乙酸钠以及磷酸二氢铵,混合均匀后将其置于反应釜中于190℃加热22h,冷却后将沉淀物于100℃真空干燥10h得到前驱体;将制得的前驱体在氮气保护下,于800℃下煅烧8h,冷却后得到同质异构二相Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C锂离子电池复合正极材料粉体。复合材料中单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为31.8:49.7:13.1:5.3。
实施例6
一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,具体步骤如下:
按质量比葡萄糖:干酵母:水=1:1:100配制酵母培养液,将酵母培养液于35℃条件下培养1h,离心后得到培养后酵母;按照摩尔比V:C2H4O2:水=2:3:300,将偏钒酸铵与草酸加入到蒸馏水中,于65℃加热并搅拌60min,然后按质量比V:干酵母=11:4,加入培养后酵母,混合均匀后得到溶液1;按照质量比干酵母:十六烷基三甲基溴化铵=1:1,向溶液1中加入十六烷基三甲基溴化铵,于65℃加热并搅拌60min,得到溶液2;按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3-=8:3:6:9,向溶液2中先后加入碳酸锂、无水乙酸钠以及磷酸二氢铵,混合均匀后将其置于反应釜中于180℃加热24h,冷却后将沉淀物于100℃真空干燥10h得到前驱体;将制得的前驱体在氮气保护下,于850℃下煅烧7h,冷却后得到同质异构二相Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C锂离子电池复合正极材料粉体,复合材料中单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为30.5:47.9:16.2:5.4。
对比例1
按照摩尔比V:C2H4O2:水=2:3:300,将偏钒酸铵与草酸加入到蒸馏水中,于70℃加热并搅拌30min,然后按质量比V:葡萄糖=3:2,加入葡萄糖,混合均匀后得到溶液1;按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3-=5:1:4:6,向溶液1中先后加入碳酸锂、无水乙酸钠以及磷酸二氢铵,混合均匀后将其于65℃加热8h形成凝胶,于90℃干燥14h得到前驱体;将制得的前驱体在氮气保护下,于700℃下煅烧10h,冷却后得到单斜磷酸钒锂/斜方磷酸钒钠/碳复合材料粉体,其中,单斜磷酸钒锂:斜方磷酸钒钠:碳质量比=79.0:15.1:5.9。将所得复合材料用作锂离子电池正极材料纽扣型锂离子电池,如实施例1所述。所得纽扣型锂离子电池,经测试,在充放电电压为1.5~4.3V和1C倍率下的首次放电比容量为113.2mAh/g,循环100次之后的放电比容量为98.6mAh/g;粉体分散性差。
对比实验:
将实施例1-3得到的复合正极材料与对比例1的复合正极材料进行分散性及电化学性能测试,测试结果见下表1:
表1分散性及电化学性能
从上表1中可以看出,从首次放电比容量、循环100次之后放电比容量、分散性能上对比,本发明的复合正极材料与对比例1相比,无论是电学性能还是分散性能都高于对比例1的,对比例1得到的单斜磷酸钒锂/斜方磷酸钒钠/碳复合材料粉体,磷酸钒锂为纯相结构,粉体分散性差,放电比容量低,循环稳定性差;而本发明的复合材料由单斜相与斜方相磷酸钒锂、斜方相磷酸钒钠及碳组成,粉体颗粒均匀,分散性好,放电比容量高,循环稳定性好。

Claims (8)

1.一种同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,该复合正极材料的化学表达式为Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C,其中,所述磷酸钒锂为单斜相和斜方相并存的同质异构二相磷酸钒锂,所述磷酸钒钠为斜方相磷酸钒钠,所述碳为无定形碳,单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为(25~35):(40~55):(10~18):(5~8),制备方法包括步骤如下:
(1)将酵母培养液于30~40℃条件下培养0.5~2h,离心后得到培养后酵母;
(2)按照摩尔比V:C2H4O2:水=(1~3):(2~5):(200~400),将钒源与草酸加入到蒸馏水中,于65~75℃加热搅拌30-60min,然后按质量比V: 干酵母=(10~14):(3~8),加入培养后酵母,混合均匀后得到溶液1;
(3)按照质量比干酵母:表面活性剂 =1:(0.5~2),向溶液1中加入表面活性剂,于65~75℃加热搅拌30~60min,得到溶液2;
(4)按照摩尔比Li:Na:V:PO4 3- =(4~8): (0.5~3): (3~6): (5~10),向溶液2中先后加入锂源、钠源以及磷源,混合均匀后得到溶液3;
(5)将溶液3置于温度160~200℃水热处理18~36h,冷却后,取沉淀物干燥得到前驱体;
(6)将步骤(5)的前驱体在氮气保护下,于700~900℃下煅烧6~10h,冷却后得到同质异构二相Li3V2(PO4)3/Na3V2(PO4)3/C复合材料。
2.根据权利要求1所述的同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,其特征在于,单斜磷酸钒锂、斜方磷酸钒锂、斜方磷酸钒钠与碳的质量比为30.6:48.4:14.9:6.1,所述复合正极材料的平均粒径为100~1000nm。
3.根据权利要求1所述的同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的酵母培养液为葡萄糖:干酵母:水按质量比为(1~3): (1~3): (100~300)混合得到的混合液,培养温度为35℃,培养时间为1h,所述的干酵母为面包酵母。
4.根据权利要求1所述的同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所述的钒源为偏钒酸铵,步骤(2)中V:C2H4O2:水的摩尔比为(2~3): (2~3): (200~300),加热温度为70℃,搅拌时间为40min;V: 干酵母的质量比为:(10~12): (3~5)。
5.根据权利要求1所述的同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中所述的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),干酵母:表面活性剂的质量比为1:1,加热温度为70℃,搅拌时间为50min。
6.根据权利要求1所述的同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)中所述的锂源为碳酸锂,钠源为无水乙酸钠,磷源为磷酸二氢铵,Li:Na:V:PO4 3-的摩尔比为(4~5): (0.5~1): (3~4): (5~8)。
7.根据权利要求1所述的同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,水热处理温度为180~200℃,水热处理时间24~36h,所述的干燥方式为真空干燥,干燥温度为90~100℃,干燥时间为8~14h。
8.根据权利要求1所述的同质异构二相磷酸钒锂/磷酸钒钠/碳复合正极材料的制备方法,其特征在于,步骤(6)中煅烧温度为800~900℃,煅烧时间为8~10h。
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