[發(fā)明專利]稀土金屬摻雜的鈉離子電池用正極材料及其制備和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611088160.1
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN108134081B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 張華民;鄭瓊;易紅明;劉婉秋;張洪章;馮凱;李先鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/054;C01B25/45
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.稀土金屬摻雜的正極材料在鈉離子電池中的應用，其特征在于：所述正極材料的組成為Na₃V_2-xM_x(PO₄)₂F₃，其中M為稀土金屬，x范圍為0.005-1；所述正極材料通過以下步驟制備而成：

1）按摩爾比為3: (2-x): x: 2: 3稱量鈉鹽、五價釩源、稀土金屬鹽、磷酸鹽和氟鹽；

2）將五價釩源:稀土金屬鹽:還原劑混合，加入溶劑溶解，在50-90℃溫度下加熱攪拌成均勻混合溶液；還原劑的用量是以大于等于其恰好將V⁵⁺完全還原為V³⁺的化學計量比加入；

3）將步驟1）稱量好的鈉鹽、磷酸鹽、氟鹽和碳源加入步驟2）混合溶液中，攪拌形成溶膠A；

4）將溶膠A在真空溫度為60-80℃下旋蒸0.5-2h，形成凝膠B；

5）將凝膠B在100-150℃下真空干燥5-20h，形成電極材料前驅(qū)體C；

6）將前驅(qū)體C在惰性氣氛中經(jīng)200-400℃條件下預燒結(jié)2-6h、600-900℃高溫燒結(jié)4-20h，即得稀土金屬摻雜的正極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用，其特征在于：所述的鈉鹽為醋酸鈉、氯化鈉、硝酸鈉、氟化鈉中的一種或二種以上，所述五價釩源為偏釩酸銨、五氧化二釩中的一種或二種混合，所述磷酸鹽為磷酸氫二銨、磷酸鉀和磷酸鈉中的一種或二種以上，所述的氟鹽為氟化銨、氟化鈉、氟化鉀和氟化鋰中的一種或二種以上，所述稀土金屬鹽為含有稀土金屬的磷酸鹽、硝酸鹽、氯化鹽、氟化鹽、醋酸鹽中的一種或二種以上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用，其特征在于：所述的稀土金屬為鑭（La）、鈰（Ce）、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、鈧（Sc）和釔（Y）共17種元素中的一種或兩種以上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用，其特征在于：所述的還原劑為草酸、抗壞血酸、甲醛、乙醛、正丁醛、檸檬酸、蔗糖、蘋果酸、乙二酸、己二酸中的一種或兩種以上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用，其特征在于：步驟2）中所述的溶劑為水、乙醇、乙二醇中的一種或二種以上；溶質(zhì)與溶劑質(zhì)量比為1:（10~20）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用，其特征在于：步驟3）中所述的碳源為草酸、抗壞血酸、甲醛、乙醛、正丁醛、檸檬酸、蔗糖、蘋果酸、乙二酸、己二酸中的一種或兩種以上；碳源質(zhì)量為五價釩源、稀土金屬鹽、鈉鹽、磷酸鹽、氟鹽和碳源總質(zhì)量的10-30%。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用，其特征在于：步驟6）中惰性氣氛為氮氣和/或氬氣。