[发明专利]一种制备钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的方法在审

申请号：	201310606880.2	申请日：	2013-11-21
公开（公告）号：	CN103594716A	公开（公告）日：	2014-02-19
发明（设计）人：	阮艳莉;王坤;齐平平;曹启飞	申请（专利权）人：	天津工业大学
主分类号：	H01M4/58	分类号：	H01M4/58
代理公司：	暂无信息	代理人：	暂无信息
地址：	300387 ***	国省代码：	天津;12
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摘要：
搜索关键词：	一种制备钠离子电池正极材料磷酸方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，即通过溶胶凝胶辅助两段高温固相法制备钠离子电池正极材料的方法。该方法属于新能源材料制备技术领域。

背景技术

目前，高性能锂离子电池及其电极材料的研究是电化学、材料化学、物理学等领域研究的热点，而同为元素周期表第I主族的钠离子和锂离子的性质有许多相似之处，钠离子完全有可能和锂离子一样构造一种广泛使用的二次电池。并且钠离子电池与锂离子电池相比，原材料成本比锂离子电池低，半电池电位比锂离子电池高，适合采用分解电压更低的电解液，因而安全性能更佳。

掺氟的磷酸钒钠盐属于聚阴离子型材料，它具有一种不同于磷酸体系的晶格结构，提供离子传导的二维通道，利于放电稳定性和容量的提升。

2002年.Barkert首次合成了用于钠离子电池正极材料的氟磷酸化合物(NaVPO₄F)。该文献中提到当用金属锂做负极材料时，正极材料NaVPO₄F的首次充、放电比容量分别为101mAh／g和95mAh／g。而当用活性碳做负极时，正极材料的首次充、放电比容量分别是82mAh／g和79mAh／g，放电平台为3.7V，电池充放电30次循环后容量衰减到原来的50％这种NaVPO₄F材料有可能作为实用化的钠离子电池正极活性物质，但其结构稳定性与综合电化学性能仍需要通过适当的方法加以改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，采用辅助两段高温固相法制备的钠离子电池正极材料与传统的高温固相法、喷雾干燥法等方法相比，具有分散性好，纯度高，溶解充分，颗粒粒径均匀等诸多特点。

一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，包括以下步骤：

(1)溶胶混料：以五价钒氧化合物、磷酸二氢铵、和还原剂碳源为原料，按钒：磷：还碳元素的摩尔比1：1：1.2溶于80mL去离子水中，然后置于80℃恒温的水槽中，搅拌5-8h至溶液蒸发近干，得到混合均匀的浅绿色浆状物；

(2)一次煅烧：将浆状物在真空干燥箱中烘干，然后转移至管式炉中，以一定的升温速度在氮气气氛中煅烧，冷却后取出，得到VPO₄/C前驱体；

(3)二次煅烧：将VPO₄／C与NaF按化学计量比混合，球磨3h，送入管式炉中，然后以一定的升温速度在氮气气氛中焙烧，随炉降温，得到正极活性物质NaVPO₄F／C。

进一步的，所述步骤中钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、硝酸钠、氟化钠中的一种或几种；

进一步的，所述步骤中钒源为五氧化二钒、三氧化二钒、二氧化钒、偏钒酸铵中的一种或几种；

进一步的，所述步骤中磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵、五氧化二磷、磷酸中的一种或几种；

进一步的，所述步骤中氟源为氟化钠、氟化铵、氢氟酸中的一种或几种；

进一步的，所述步骤中还原剂碳源为乙炔黑、导电炭黑、石墨烯、葡萄糖、果糖、蔗糖、可溶性淀粉中的一种或几种。

进一步的，所述步骤中一次煅烧的温度为650℃-850℃，加热处理时间为2-10h。