一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法.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CN108807899A(43)申请公布日2018.11.13(21)申请号201810594100.X(22)申请日2018.06.11(71)申请人武汉理工大学地址430070湖北省武汉市洪山区珞狮路122号(72)发明人陶海征刘金梅王朝阳(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人张秋燕(51)Int.Cl.H01M4/36(2006.01)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2页(54)发明名称一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法。该方法以草酸、钒源、钠源和磷源作为主要原料，以尿素作为造球剂和碳源，采用水热法形成球形磷酸钒钠前驱体，将前驱体干燥后在氮气气氛下经两步热处理即得。本发明获得的磷酸钒钠复合正极材料具有多级球形形貌，微球颗粒直径为1~5μm，可作为正极材料用于钠离子电池，在2.5V-4.3V的工作电压范围内，0.1C倍率下，首轮放电比容量可达116.47mAh/g，10C倍率下，首次放电比容量为95mAh/g，循环100圈后容量保持率98%以上。该方法与现有技术相比，不仅提高了正极材料的电化学性能，而且合成球形形貌的方法简单有效。CN108807899ACN108807899A权利要求书1/1页1.一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于以草酸、钒源、钠源和磷源作为主要原料，以尿素作为造球剂和碳源，采用水热法形成球形磷酸钒钠前驱体；将磷酸钒钠前驱体干燥后，在保护气氛下经两步热处理即得多级球形磷酸钒钠复合正极材料。2.根据权利要求1所述的一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于所述多级球形磷酸钒钠复合正极材料的微球颗粒直径为1~5μm。3.一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于主要步骤如下：（1）将钠源、水、尿素混合，搅拌溶解，制得无色溶液A；其中，钠源中的钠元素与尿素的摩尔比为1:8～9；（2）按照草酸和钒源中钒元素的摩尔比为3～4:1，称取钒源、磷源和草酸溶解于水中，搅拌溶解，制得蓝色溶液B；（3）将步骤（2）制得的溶液B逐滴加入到步骤（1）制得的溶液A中搅拌溶解，形成混合溶液；（4）将步骤（3）制得的混合溶液装入水热釜中进行水热反应，然后烘干研磨，得到前驱体粉末；（5）将步骤（4）制得的前驱体粉末在保护气氛下，经二次热处理9h～15h，自然冷却后，得到多级球形磷酸钒钠复合正极材料。4.根据权利要求3所述的一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在+于钠源、钒源、磷源按照Na3V2(PO4)3的化学计量比Na：V：P=3：2：3投料；无色溶液A中Na浓度在0.1mol/L~1mol/L范围内。5.根据权利要求3所述的一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于所述的钠源为柠檬酸三钠、碳酸钠、乙酸钠中的一种；所述的钒源为五氧化二钒、偏钒酸铵中的一种；所述的磷源为磷酸二氢铵、磷酸中的一种。6.根据权利要求3所述的一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于步骤（1）、（2）、（3）中搅拌溶解的温度均为50℃～70℃；步骤（3）中，所述的搅拌溶解是于50℃～70℃水浴搅拌15min～45min。7.根据权利要求3所述的一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于步骤（4）中，所述的水热反应是于120℃～180℃下保温6h～18h。8.根据权利要求3所述的一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，其特征在于步骤（5）中，所述的二次热处理具体为：先升温至300℃～400℃热处理4h～6h，自然冷却后取出充分研磨后，将样品置于气氛炉中升温至600℃～800℃热处理5h～7h。9.权利要求1-8之一所述方法制备的多级球形磷酸钒钠复合正极材料。10.权利要求9所述的多级球形磷酸钒钠复合正极材料作为钠离子电池正极材料的应用。2CN108807899A说明书1/5页一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种多级球形磷酸钒钠复合正极材料的制备方法，属于钠离子电池正极材料技术领域。背景技术[0002]目前，与锂离子电池相比，钠离子电池具有元素来源丰富，地域分布均匀，成本显著降低等多重优势，因此被认为是锂离子电池的重要替代品。此外，钠离子与锂离子同属于元素周期表第Ⅰ主族元素，具有相似的核外电子层结构，而钠离子半径较大，质量较重，增加的离子半径具有两个决定性的优点：一个是钠离子较大的半径引起的极化小，使得钠离子在电解液中的溶解度小，从而减小钠离子转移阻抗；更为重