本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著便攜設(shè)備及電動(dòng)汽車的日益發(fā)展，對(duì)鋰離子電池材料提出了更高的要求。其中具有反尖晶石結(jié)構(gòu)的材料LiNiVO₄由于其優(yōu)以的循環(huán)性能、較高的電壓平臺(tái)正備受人們關(guān)注。但它存在的問題是：比容量較低，循環(huán)過程中擴(kuò)散阻抗較大，不同的制備方法對(duì)其性能影響較大等，這柴因素制約了該材料的發(fā)展。而新型碳納米材料石墨烯中的電子遷移率可達(dá)到2×l0⁵cm²/V·s，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性；并且熱導(dǎo)率可達(dá)5000W/(m·K)；理論比表面積可達(dá)2630m²/g。研究表明石墨烯的存在可以改善材料的電子傳導(dǎo)率，縮短鋰離子擴(kuò)散路徑，同時(shí)對(duì)于材料的結(jié)構(gòu)起到穩(wěn)定作用。加入石墨烯作為導(dǎo)電添加劑后，可以極大的改善鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性、大電流充放電性能和安全性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法，其加入適量石墨烯，提高材料的性能。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料制備方法，包括：

(1)室溫下，將V₂O₅緩慢加入雙氧水中，得到均勻透明的淡黃色V₂O₅溶膠，反應(yīng)0.5-2h后形成紅褐色的V₂O₅·nH₂O濕凝膠；

(2)將無水醋酸鋰緩慢加入到V₂O₅·nH₂O濕凝膠中，攪拌20-60min，反應(yīng)至透明狀，再緩慢加入醋酸鎳，反應(yīng)至透明狀，其加入量使得Li:Ni:V按金屬原子摩爾比為3:(0.5-2):(0.5-2)；

(3)緩慢加入檸檬酸，再加入石墨烯溶液，持續(xù)攪拌，得到石墨烯負(fù)載的LiNiVO₄前驅(qū)體，其中石墨烯在前驅(qū)體中占80-98wt％；

(4)將所述石墨烯負(fù)載的LiNiVO₄前驅(qū)體在反應(yīng)釜中于75-90℃下反應(yīng)18-36h，冷卻至室溫；

(5)將產(chǎn)物洗滌并于170-190℃下真空干燥，得到石墨烯負(fù)載LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料。

本發(fā)明得到的石墨烯負(fù)載LiNiVO₄較適合作鋰電池負(fù)極材料。

本發(fā)明以V₂O₅粉末、H₂O₂、無水LiAc和Ni(Ac)₂·4H₂O為原料，加入石墨烯溶液，采用溶膠-凝膠法并結(jié)合水熱合成技術(shù)制備石墨烯負(fù)載鋰鎳釩氧鋰電池負(fù)極材料。

目標(biāo)產(chǎn)物的XRD圖中2θ＝36°附近出現(xiàn)LiNiVO₄的特征峰(311)，表明本發(fā)明在較低的溫度下制得晶形的LiNiVO₄。

材料的SEM照片顯示合成的樣品呈珊瑚狀，上面布滿納米球狀突起，分布均勻，球狀小顆粒的尺寸約為十幾納米，這種納米結(jié)構(gòu)不僅増大了材料的比表面積，提高了材料與電解液的接觸面積，也為鋰離子的大量嵌入提供了更多的活性位置。

材料的首次放電和充電的比容景分別商達(dá)982mAh/g和872mAh/g，首次庫(kù)倫效率95.7％。經(jīng)過100次循環(huán)之后，庫(kù)倫效率穩(wěn)定在95％以上。從循環(huán)伏安曲線上可以看到，經(jīng)過5次循環(huán)后，材料對(duì)應(yīng)的循環(huán)伏安曲線基本重合，表明經(jīng)過循環(huán)伏安后材料的結(jié)構(gòu)基木保持不變，這表明該電極材料具有良好的循環(huán)性能。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

一種LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料制備方法，包括：

(1)室溫下，將V₂O₅緩慢加入雙氧水中，得到均勻透明的淡黃色V₂O₅溶膠，反應(yīng)0.5h后形成紅褐色的V₂O₅·nH₂O濕凝膠；

(2)將無水醋酸鋰緩慢加入到V₂O₅·nH₂O濕凝膠中，攪拌20min，反應(yīng)至透明狀，再緩慢加入醋酸鎳，反應(yīng)至透明狀，其加入量使得Li:Ni:V按金屬原子摩爾比為3:0.5:0.5；

(3)緩慢加入檸檬酸，再加入石墨烯溶液，持續(xù)攪拌，得到石墨烯負(fù)載的LiNiVO₄前驅(qū)體，其中石墨烯在前驅(qū)體中占80wt％；

(4)將所述石墨烯負(fù)載的LiNiVO₄前驅(qū)體在反應(yīng)釜中于75℃下反應(yīng)18h，冷卻至室溫；

(5)將產(chǎn)物洗滌并于170℃下真空干燥，得到石墨烯負(fù)載LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料。

實(shí)施例2

一種LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料制備方法，包括：

(1)室溫下，將V₂O₅緩慢加入雙氧水中，得到均勻透明的淡黃色V₂O₅溶膠，反應(yīng)2h后形成紅褐色的V₂O₅·nH₂O濕凝膠；

(2)將無水醋酸鋰緩慢加入到V₂O₅·nH₂O濕凝膠中，攪拌60min，反應(yīng)至透明狀，再緩慢加入醋酸鎳，反應(yīng)至透明狀，其加入量使得Li:Ni:V按金屬原子摩爾比為3:2:2；

(3)緩慢加入檸檬酸，再加入石墨烯溶液，持續(xù)攪拌，得到石墨烯負(fù)載的LiNiVO₄前驅(qū)體，其中石墨烯在前驅(qū)體中占98wt％；

(4)將所述石墨烯負(fù)載的LiNiVO₄前驅(qū)體在反應(yīng)釜中于90℃下反應(yīng)36h，冷卻至室溫；

(5)將產(chǎn)物洗滌并于190℃下真空干燥，得到石墨烯負(fù)載LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料。

實(shí)施例3

一種LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料制備方法，包括：

(1)室溫下，將V₂O₅緩慢加入雙氧水中，得到均勻透明的淡黃色V₂O₅溶膠，反應(yīng)1h后形成紅褐色的V₂O₅·nH₂O濕凝膠；

(2)將無水醋酸鋰緩慢加入到V₂O₅·nH₂O濕凝膠中，攪拌40min，反應(yīng)至透明狀，再緩慢加入醋酸鎳，反應(yīng)至透明狀，其加入量使得Li:Ni:V按金屬原子摩爾比為3:1:1；

(3)緩慢加入檸檬酸，再加入石墨烯溶液，持續(xù)攪拌，得到石墨烯負(fù)載的LiNiVO₄前驅(qū)體，其中石墨烯在前驅(qū)體中占95wt％；

(4)將所述石墨烯負(fù)載的LiNiVO₄前驅(qū)體在反應(yīng)釜中于80℃下反應(yīng)24h，冷卻至室溫；

(5)將產(chǎn)物洗滌并于180℃下真空干燥，得到石墨烯負(fù)載LiNiVO₄鋰離子電池負(fù)極材料。

實(shí)施例1-3制備得到的材料的首次放電和充電的比容景分別商達(dá)982mAh/g和872mAh/g，首次庫(kù)倫效率95.7％。經(jīng)過100次循環(huán)之后，庫(kù)倫效率穩(wěn)定在95％以上。