[发明专利]一种含钒矿料制备钠离子电池氟磷酸钒钠/碳复合正极材料的方法及制得的正极材料

权利要求书

1.一种含钒矿料制备钠离子电池氟磷酸钒钠/碳复合正极材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：含钒矿料与钠化剂经钠化焙烧，随后碱浸，得富集有VO₃-的浸出液；钠化焙烧的温度为1000～1350℃；所述碱浸的浸出剂的pH大于7，小于或等于9；所述的含钒矿料为钒铁矿或其冶炼产生的冶炼渣；

步骤(2)：向浸出液中添加磷源、还原改性剂，预反应后再通过喷雾干燥，得到球形有机物修饰的改性磷酸钒；所述的还原改性剂为具有还原性的有机羧酸；

步骤(3)：将氟源、钠源、改性磷酸钒混合得混合物，随后在保护性气氛、600～800℃下烧结，即得钠离子电池氟磷酸钒钠/碳复合正极材料。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钠化剂为非氧化性钠盐和/或氧化性钠盐；

所述的非氧化性钠盐为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠和碳酸钠中的至少一种；

所述的氧化性钠盐为氯酸钠、过氧化钠中的至少一种。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，含钒矿料为电硅热法冶炼钒铁产生的炉渣，其成分包括：Fe 56～57.5％、FeO 30～30.5％、TiO₂9.5～10.5％、V₂O₅3.5～5.0％、Al₂O₃2.0～3.0％、MgO 1.5～3.2％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含钒矿料与钠化剂的质量比1～4：4～8。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，钠化焙烧的时间为0.5h～1h。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱浸的浸出剂的pH为7.5～9。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碱浸的浸出剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水其中至少一种的水溶液。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的磷源为可提供磷酸根离子的原料。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的磷源为磷酸、水溶性磷酸盐中的至少一种。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的磷源为磷酸、磷酸钠、磷酸一氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸铵、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的至少一种。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，磷源的用量不低于理论反应量。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，磷源按V/P摩尔比为1:1～2的比例投加。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的还原改性剂为柠檬酸、草酸、葡萄糖、蔗糖、抗坏血酸中至少一种。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还原改性剂的用量与钒的摩尔比例为2～4：1。

15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预反应过程的温度为80～100℃，预反应时间为30～60min；

预反应结束后，采用喷雾干燥后得到所述的磷酸钒；

所述的喷雾干燥的温度为100～150℃，进风速率10～20L/min。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，氟源为氟化钠、氟化铵、氟化氢或氟化钾中的至少一种；

钠源包括碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、磷酸二氢钠和磷酸氢二钠中的至少一种。