一种可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料、制备方法及应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114551867A(43)申请公布日2022.05.27(21)申请号202210031832.4(22)申请日2022.01.12(71)申请人福州大学地址362000福建省泉州市泉港区前黄镇学院路1号(72)发明人汤育欣陈锦璇鲍晓军(74)专利代理机构温州名创知识产权代理有限公司33258专利代理师朱海晓(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M10/054(2010.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料、制备方法及应用(57)摘要本发明属于钠离子电池电极材料技术领域，特别涉及一种可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料、制备方法及应用。本发明通过简单球磨混合以及在管式炉中通入还原性气体在烧结工序中直接进行氧化还原反应，本发明的球磨工序仅是为了使原料颗粒尺寸细化，同时使其充分接触，使得相关反应的发生变得更加容易，为下一阶段的制备提供良好条件，节省了传统固相法的球磨反应时间，流程短，易控制，成本低，并且通过NASICON型磷酸钒钠与碳复合，所得产品导电性好、在高倍率下循环稳定性优异，可实现快充。CN114551867ACN114551867A权利要求书1/1页1.一种可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤:将钠源、磷源、高价钒源、碳源置于球磨罐中进行球磨至原料混合均匀，得到磷酸钒钠复合物的前驱体；将磷酸钒钠复合物的前驱体置于管式炉中，通入还原性气体，经过烧结，进行氧化还原反应，得到磷酸钒钠复合正极材料；所述高价钒源为四价钒源或五价钒源或两种价态钒源的组合；所述碳源为碳纤维、多臂碳纳米管、单臂碳纳米管、科琴黑、乙炔黑中的任意一种或者至少两种的组合。2.根据权利要求1所述的可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述高价钒源为钒酸钠、偏钒酸钠、偏钒酸铵、五氧化二钒或者含铬钒渣中任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1所述的可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述磷源为磷酸、磷酸钠、偏磷酸钠或磷酸二氢钠中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1所述的可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述钠源为磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氟化钠、钒酸钠、偏钒酸钠、磷酸钠、偏磷酸钠中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1所述的可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述磷源与所述钠源采用相同物质，均为磷酸钠和/或偏磷酸钠。6.根据权利要求1所述的可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述还原性气氛为甲烷、氨气、氢气中的任意一种。7.根据权利要求6所述的可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于：所述还原性气氛通入管式炉中的流量为10~200mL/min。8.根据权利要求1所述的可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于：管式炉中烧结温度分为两段，先是预处理温度，再是高温烧结温度；预处理烧结温度为100~400℃；高温烧结温度为500~1000℃。9.如权利要求1‑8任一项所述的可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料的制备方法制备得到的磷酸钒钠复合正极材料。10.一种钠离子电池，其采用如权利要求9所述的磷酸钒钠复合正极材料。2CN114551867A说明书1/5页一种可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料、制备方法及应用技术领域[0001]本发明属于钠离子电池电极材料技术领域，特别涉及一种可实现快充的磷酸钒钠复合正极材料、制备方法及应用。背景技术[0002]随着科技的进步和人类社会的不断发展，对能源的需求量越来越大，从而导致化石资源的枯竭，以及日渐严重的环境污染问题。应对严峻的能源挑战，利用可持续清洁能源发电是关键。然而，太阳能、风能这些可持续能源通常是间歇性能源，受天气等自然因素制约，直接接入电网会对其产生巨大冲击，因此不能直接用于供能系统。为了有效地储存和使用这些间歇性能源，大规模能源储存系统已成为研究热点。锂离子电池具有高能量密度、优异的循环稳定性和环境友好等优点，已经在便携式电子产品和电动汽车上得到了广泛应用。同时锂离子电池的大规模使用，也加速了锂资源的开采。然而锂资源储量有限，分布不均匀，且价格昂贵，限制了其在大面积储能中的发展。钠与锂有许多相似的物理化学性质，且储量比锂丰富，因此钠离子电池成为锂离子电池成为缓解锂离子电池应用压力的最优选择。[0003]磷酸钒钠，分子式为Na3V2(PO4)3（缩写为NVP），是典型的钠超离子导体结构（NASICON），具有很高的钠离子扩散系数，结构稳定，且钠离子嵌入/脱出的过程体积膨胀系数小