[发明专利]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

权利要求书

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。