[发明专利]一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法

说明书

本发明公开一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，包括如下步骤：(1)将钒源、磷源以及还原剂溶于低共熔溶剂记为溶液A；将钠源和氟源溶于低共熔溶剂记为溶液B；(2)将溶液B滴加至溶液A得混合溶液，在90℃～160℃的冷凝回流条件下，搅拌反应10～15h后，经固液分离、洗涤、干燥得到Na₃V₂(PO₄)₂F₃。本发明以低共熔溶剂作为合成溶剂，反应在常压下进行，不需要进行高温热处理，也不需要添加萃取剂和碱性中和剂，工艺简单，操作方便，在相对较低的温度和常压下即可制得具有优良的电化学性能的氟磷酸钒钠钠离子电池正极材料。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法。

背景技术

锂离子电池以其容量高，能量密度大、循环寿命长、充放电效率高等优点在如今众多储能器件应用中独树一帜。为了解决当前面临的严峻的能源环境问题，锂离子电池作为动力电池将在未来电动车和规模化生产得到大量应用，然而，锂资源在地壳中的储量有限，目前地球上的锂资源将远远不能满足其发展需求。从降低材料成本的角度来看，发展新型的可替代锂离子电池的储能体系非常重要。钠离子电池与锂离子电池具有相同的工作原理，而且钠是地壳中最丰富的元素之一，其价格要远低于含锂矿物质原料，因此将低成本的钠离子电池应用到大规模储能中将是一个较好的选择。

有关钠离子电池正极材料的研究报道自2010年开始有井喷势发展，过渡金属氧化物一般具有较高的理论比容量，但其结构稳定性有待提高；聚阴离子化合物是一类由PO₄四面体和金属多面体利用氧原子共顶点连接而成的骨架结构，具有二维或三维的钠离子扩散通道，结构稳定性高。具有NASICON结构的Na₃V₂(PO₄)₂F₃具有开放稳定的骨架结构，可逆比容量达到120mAh/g，并且聚阴离子和氟离子的诱导效应引起相对高的电压，是一种极具发展潜力的钠离子电池正极材料。目前，该类材料主要是通过高温固相法、溶胶凝胶法和碳热还原/微乳液法、水热法合成，都需通过高温或高压处理，具有能耗大的缺点，需要进一步改进。

发明内容

为了解决现有氟磷酸钒钠制备过程中存在的问题，本发明的目的是在于提供一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，以低共熔溶剂作为合成溶剂，不需要进行高温热处理，也不需要添加萃取剂和碱性中和剂，工艺简单，操作方便，在相对较低的温度和常压下即可制得具有优良的电化学性能的氟磷酸钒钠钠离子电池正极材料。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，包括如下步骤：

(1)将钒源、磷源以及还原剂溶于低共熔溶剂记为溶液A；将钠源和氟源溶于低共熔溶剂记为溶液B；

(2)将溶液B滴加至溶液A得混合溶液，在90℃～160℃的冷凝回流条件下，搅拌反应10～15h后，经固液分离、洗涤、干燥得到Na₃V₂(PO₄)₂F₃。

作为优选，步骤(1)中，所述钒源选自偏钒酸铵、五氧化二钒、钒酸钠、偏钒酸钠、三氯氧钒中的至少一种。

作为优选，步骤(1)中，所述磷源选自磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的至少一种。

作为优选，步骤(1)中，所述还原剂选自草酸、抗坏血酸中的至少一种。

作为优选，步骤(1)中，所述钠源选自磷酸二氢钠、磷酸钠、碳酸钠、磷酸氢二钠、氟化钠中的至少一种。

作为优选，步骤(1)中，所述氟源选自氟化钠、氟化铵中的至少一种。