[发明专利]一种碳掺杂磷酸钒钠正极材料及其制备方法和应用有效

专利信息
申请号: 201711057052.2 申请日: 2017-10-27
公开(公告)号: CN107845796B 公开(公告)日: 2020-10-23
发明(设计)人: 罗绍华;闫绳学;刘欢;刘颖颖;于顺志;祁鸿飞;王庆;王志远;张亚辉;刘延国;郝爱民 申请(专利权)人: 东北大学秦皇岛分校
主分类号: H01M4/36 分类号: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/583;H01M10/054
代理公司: 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人: 巩克栋
地址: 066004 河北省秦皇岛市经济技术开发*** 国省代码: 河北;13
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摘要:
搜索关键词: 一种 掺杂 磷酸 正极 材料 及其 制备 方法 应用
【权利要求书】:

1.一种碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,所述正极材料中,由磷酸钒钠和第一碳层构成的Na3V2(PO4)3/C复合颗粒被包裹于作为第二碳层的碳网中;所述作为第二碳层的碳网厚度为34nm~48nm;

所述碳掺杂磷酸钒钠正极材料按照如下方法进行制备,所述制备方法包括以下步骤:

(1)将碳源、磷源、钒源和钠源溶于水中,混合后得到溶液;

(2)将步骤(1)所述溶液进行混合并加热,形成蓝色溶胶,将所述蓝色溶胶进行干燥得到干凝胶;

(3)将步骤(2)所述干凝胶在非氧化性气氛下,经过两段煅烧,自然降温得到Na3V2(PO4)3/C;

(4)将三羟甲基氨基甲烷溶液与酸混合,得到pH为8.3-8.7的缓冲溶液,将步骤(3)所述Na3V2(PO4)3/C和多巴胺盐酸盐分散到所述缓冲溶液中,混合,固液分离,干燥后得到粉末状物质;

(5)将步骤(4)所述粉末状物质在氩气气氛下,经过两段煅烧,随炉冷却后即得所述碳掺杂磷酸钒钠。

2.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,所述正极材料中,以正极材料的总质量为100%计,第一碳层和第二碳层的碳总计的质量百分比为2.38wt%~6.15wt%。

3.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,以所述正极材料的总质量为100%计,第一碳层的质量百分比为2.11wt%~2.97wt%。

4.根据权利要求3所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,以所述正极材料的总质量为100%计,第一碳层的质量百分比为2.11wt%。

5.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,以所述正极材料的总质量为100%计,第二碳层的质量百分比为0.25wt%~4.05wt%。

6.根据权利要求5所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,以所述正极材料的总质量为100%计,第二碳层的质量百分比为1.21wt%。

7.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,所述作为第二碳层的碳网厚度为40nm。

8.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,所述Na3V2(PO4)3/C复合颗粒的粒径为3μm~11μm。

9.根据权利要求1-8任一项所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

(1)将碳源、磷源、钒源和钠源溶于水中,混合后得到溶液;

(2)将步骤(1)所述溶液进行混合并加热,形成蓝色溶胶,将所述蓝色溶胶进行干燥得到干凝胶;

(3)将步骤(2)所述干凝胶在非氧化性气氛下,经过两段煅烧,自然降温得到Na3V2(PO4)3/C;

(4)将三羟甲基氨基甲烷溶液与酸混合,得到pH为8.3-8.7的缓冲溶液,将步骤(3)所述Na3V2(PO4)3/C和多巴胺盐酸盐分散到所述缓冲溶液中,混合,固液分离,干燥后得到粉末状物质;

(5)将步骤(4)所述粉末状物质在氩气气氛下,经过两段煅烧,随炉冷却后即得所述碳掺杂磷酸钒钠。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的碳源包括柠檬酸、草酸、葡萄糖、硬脂酸、抗坏血酸、柠檬酸铵或柠檬酸钠中的任意一种或至少两种的组合。

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