一种制备钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103594716103594716A(43)申请公布日2014.02.19(21)申请号201310606880.2(22)申请日2013.11.21(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道399号(72)发明人阮艳莉王坤齐平平曹启飞(51)Int.Cl.H01M4/58(2010.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称一种制备钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的方法(57)摘要本发明公开了一种制备钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的方法，该方法包括：以钒源、磷源、碳源为主要合成原料，按钒：磷：碳元素的摩尔比1：1：1.2溶于去离子水中，水浴加热，持续搅拌，得到浅绿色浆状物。真空干燥后研磨，然后转移至管式炉中，以一定的升温速度在惰性气氛中预烧，冷却后取出，得到黑色VPO4／C前驱体粉末。将VPO4／C与NaF按化学计量比混合，球磨3h，送入管式炉中，然后以一定的升温速度在惰性气氛中焙烧，随炉降温，得到正极活性物质NaVPO4F／C。本发明以廉价易得的五价钒氧化物或三价钒氧化物为主要原料通过溶胶凝胶活化辅助两步高温固相法制备的氟磷酸钒钠正极材料稳定性好，粒径均匀，并具有良好的电化学性能；同时合成工艺简单、周期短、成本低，便于大规模生产。CN103594716ACN10359476ACN103594716A权利要求书1/1页1.一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：(1)溶胶混料：以五价钒氧化合物、磷酸二氢铵、和还原剂碳源为原料，按钒：磷：还碳元素的摩尔比1：1：1.2溶于80mL去离子水中，然后置于80℃恒温的水槽中，搅拌5-8h至溶液蒸发近干，得到混合均匀的浅绿色浆状物；(2)一次煅烧：将浆状物在真空干燥箱中烘干，然后转移至管式炉中，以一定的升温速度在氮气气氛中煅烧，冷却后取出，得到VPO4／C前驱体；(3)二次煅烧：将VPO4/C与NaF按化学计量比混合，球磨3h，送入管式炉中，然后以一定的升温速度在氮气气氛中焙烧，随炉降温，得到正极活性物质NaVPO4F／C。2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于所述的钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、硝酸钠、氟化钠中的一种或几种；3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于所述的钒源为五氧化二钒、三氧化二钒、二氧化钒、偏钒酸铵中的一种或几种；4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸三铵、五氧化二磷、磷酸中的一种或几种；5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于所述的氟源为氟化钠、氟化铵、氢氟酸中的一种或几种；6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于所述的还原剂碳源为乙炔黑、导电炭黑、石墨烯、葡萄糖、果糖、蔗糖、可溶性淀粉中的一种或几种。7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于所述一次煅烧的温度为650℃-850℃，加热处理时间为2-10h。8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于所述二次煅烧温度为650℃-850℃，加热处理时间为2-10h。9.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，其特征在于所述惰性气体为氩气、氮气、一氧化碳、氢气中一种或两种的混合。2CN103594716A说明书1/3页一种制备钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的方法技术领域[0001]本发明涉及一种钠离子电池正极材料氟磷酸钒钠的制备方法，即通过溶胶凝胶辅助两段高温固相法制备钠离子电池正极材料的方法。该方法属于新能源材料制备技术领域。背景技术[0002]目前，高性能锂离子电池及其电极材料的研究是电化学、材料化学、物理学等领域研究的热点，而同为元素周期表第I主族的钠离子和锂离子的性质有许多相似之处，钠离子完全有可能和锂离子一样构造一种广泛使用的二次电池。并且钠离子电池与锂离子电池相比，原材料成本比锂离子电池低，半电池电位比锂离子电池高，适合采用分解电压更低的电解液，因而安全性能更佳。[0003]掺氟的磷酸钒钠盐属于聚阴离子型材料，它具有一种不同于磷酸体系的晶格结构，提供离子传导的二维通道，利于放电稳定性和容量的提升。[0004]2002年.Barkert首次合成了用于钠离子电池正极材料的氟磷酸化合物(NaVPO4F)。该文献中提到当用金属锂做负极材料时，正极材料NaVPO4F的首次充、放电比容量分别为101mAh／