一种大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115954456A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202310038213.2(22)申请日2023.01.10(71)申请人陈本地址100000北京市海淀区颐和园路5号18351(72)发明人陈本(74)专利代理机构厦门市精诚新创知识产权代理有限公司35218专利代理师刘小勤(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)H01M4/58(2010.01)H01M4/583(2010.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称一种大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠及其制备方法，包括以下步骤：(1)将钒源、磷酸源、碳源、掺杂材料、钠源按比例混合均匀，加入球磨罐里，置于球磨机上，球磨均匀后得到磷酸钒钠前驱体；所述掺杂材料包含大半径离子，所述大半径离子为K+或Rb+，其中大半径离子与Na+的摩尔比为1:(5‑100)；(2)将所述磷酸钒钠前驱体放入管式炉，在惰性气体保护下煅烧，得到大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠。所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠呈NASICON型结构，放电平台为3.3‑3.4V，1C下首圈容量为105‑110mAhg‑1，1C下充放电500次，容量保持率大于等于85％，且制备工艺简洁、易于工业化，具有极好的运用前景。CN115954456ACN115954456A权利要求书1/1页1.一种大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将钒源、磷酸源、碳源、掺杂材料、钠源按比例混合均匀，加入球磨罐里，置于球磨机上，球磨均匀后得到磷酸钒钠前驱体；所述掺杂材料包含大半径离子，所述大半径离子为K+或Rb+，其中大半径离子与Na+的摩尔比为1:(5‑100)；(2)将所述磷酸钒钠前驱体放入管式炉，在惰性气体保护下煅烧，得到大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠；所述煅烧至少包括两个阶段，第一段为350～500℃，煅烧时间为2～12h，第一段煅烧结束后继续升温至700‑900℃，煅烧时间为2～12h。2.根据权利要求1所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的所述钒源为五氧化二钒、二氧化钒、偏钒酸氨中的至少一种；所述钠源为碳酸钠、草酸钠、乙酸钠、氯化钠、硝酸钠中至少一种；所述钠源中的钠元素与所述钒源中的钒元素的摩尔比为3.0～3.5：2。3.根据权利要求1所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的所述磷酸源为磷酸二氢按、磷酸氢二按、磷酸三按、磷酸中的至少一种；所述钠源中的钠元素与所述磷酸源中的磷元素摩尔比为3.0～3.5：2～3。4.根据权利要求1所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的所述碳源材料为柠檬酸、草酸、酒石酸或葡萄糖酸中的至少一种，所述碳源材料和所述钒源中的钒元素的摩尔比为2～4：1。5.根据权利要求1所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的所述掺杂材料为碳酸钾、乙酸钾、氯化钾、硝酸钾、碳酸铷中至少一种；所述掺杂材料中所述大半径离子与所述钠源中的钠元素的摩尔比为0.1～0.5：3‑4。6.根据权利要求1‑5任一项所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的球磨机转速为600～2800rpm，优选为1000‑2000rpm，球磨时间为3～24h。7.根据权利要求1‑5任一项所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠的制备方法，其特征在于：步骤(2)中的惰性气体为氩气或者氮气，第一段为380～480℃，煅烧时间为4～10h，第一段煅烧结束后继续升温至720‑880℃，煅烧时间为4～10h。8.权利要求1‑7任一项所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠的制备方法制备得到的大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠。9.根据权利要求8所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠，其特征在于：所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠，呈NASICON型结构；所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠放电平台为3.3‑3.4V，1C下首圈容量为105‑110mAhg‑1，1C下充放电500次，容量保持率大于等于85％。10.一种钠离子电池，其特征在于：包含权利要求8或9所述大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠。2CN115954456A说明书1/8页一种大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及钠离子电池正极材料技术领域，尤其是一种大半径离子掺杂改性的碳包覆磷酸钒钠及其制备方法。背景技术[0002]电