[发明专利]元素掺杂磷酸钒纳钠离子电池正极材料及其可控制备方法

权利要求书

1.一种元素掺杂硫酸钒钠锂离子电池正极材料的可控制备方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一，将偏钒酸铵、二水合磷酸二氢钠、柠檬酸和掺杂元素M按比例混合均匀，然后加入乙醇溶液，将获得的溶液置于球磨机上，球磨机转速为500-2800 rpm，搅拌均匀后得到磷酸钒钠前驱体浆料，将所述磷酸钒钠前驱体浆料放置在烘箱中，以45-125 ℃的条件干燥1-24小时，然后置于真空烘箱中相同温度下干燥1-24小时，得到磷酸钒钠前驱体粉末；掺杂元素M选自La系元素、Sc或Y中的一种或多种的组合；

步骤二，将磷酸钒钠前驱体粉末转移到管式炉中，在混合气的保护下，以升温速率1-10℃/min升至250-400 ℃烧结1-12小时后，继续升温至退火温度600-1100 ℃烧结1-48小时，得到的NASICON型磷酸钒钠粉体即为所述产品。

2.根据权利要求1所述的元素掺杂硫酸钒钠锂离子电池正极材料的可控制备方法，其特征在于：偏钒酸铵、二水合磷酸二氢钠、柠檬酸和掺杂元素M的摩尔比为2:3:2:x，x=0.01-1.99。

3.根据权利要求1所述的元素掺杂硫酸钒钠锂离子电池正极材料的可控制备方法，其特征在于：步骤一中，球磨机转速为1500rpm，球磨时间为12小时；烘箱温度为80℃，干燥2小时，相同温度真空干燥10小时。

4.根据权利要求1所述的元素掺杂硫酸钒钠锂离子电池正极材料的可控制备方法，其特征在于：步骤二中，升温速率为5 ℃/min，350℃下烧结2小时，升温至850 ℃烧结3小时。

5.根据权利要求1所述的元素掺杂硫酸钒钠锂离子电池正极材料的可控制备方法，其特征在于：步骤二中，Ar/H₂=95/5（体积比）作为混合气。

6.一种由权利要求1-5任意一项方法获得的元素掺杂硫酸钒钠锂离子电池正极材料。

7.根据权利要求6所述的元素掺杂硫酸钒钠锂离子电池正极材料，其特征在于：其化学式为Na₃V_2-xM_x(PO₄)₃/C，x=0.01-1.99。

8.一种磷酸钒钠电极片，其特征在于：将10-50 mg的PVDF溶于2 mL NMP中，在磁力搅拌条件下加入10-100 mg导电炭黑与10-300 mg权利要求1所述的元素掺杂硫酸钒钠钠离子电池正极材料，搅拌0.5-24小时均匀后得到混合电极浆料，用自动涂布机将浆料在铝箔上按0.01-1mm的厚度涂膜后，置于真空烘箱中，烘箱内气压为-0.1Mpa，在80-120℃条件下，干燥1-24小时，得到磷酸钒钠电极片。

9.根据权利要求8所述的磷酸钒钠电极极片，其特征在于：搅拌6小时得到浆料，涂膜厚度为0.15 mm，烘干条件为120摄氏度真空干燥12小时。

10.一种钠离子电池，其特征在于：将权利要求8或9所述的磷酸钒钠电极片裁剪得到直径为12mm的圆片，用压片机压实，压实压强为10Mpa，然后用磷酸钒钠圆片电极片为正极，直径12mm厚度0.2mm的钠金属片为负极，0.1mL 浓度为1mol/L高氯酸钠/碳酸乙烯酯/碳酸二甲酯溶液为电解质，直径19mm的聚丙烯薄膜为隔膜在高纯氩气填充的手套箱内组装得到扣式电池。