[發(fā)明專利]一種氧化物與碳共包覆陽離子摻雜的鈉離子電池正極材料磷酸釩鈉及其制備方法

在審

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• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN109065855A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 李媛媛
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 趙瑜;金凱

本發(fā)明公開了一種氧化物與碳共包覆陽離子摻雜的鈉離子電池正極材料磷酸釩鈉及其制備方法，該正極材料由Na₃V_2?xM_x(PO₄)₃/C·mAl₂O₃表示，包括本體Na₃V_2?xM_x(PO₄)₃和表面包覆層Al₂O₃和碳，其中M為Fe、Co、Mg、Zn、Na中的至少一種，0<x<0.5，0<m≤15％。本發(fā)明通過對陽離子摻雜的磷酸釩鈉進行包覆，可以增強電極材料的導電性以及其在電解液中的穩(wěn)定性，進而提高材料的電化學性能。

技術領域

本發(fā)明涉及一種鈉離子電池正極材料的制備方法，尤其涉及一種氧化物與碳共包覆陽離子摻雜的鈉離子電池正極材料磷酸釩鈉及其制備方法，屬于電池制造領域。

背景技術

隨著社會的發(fā)展，能源越來越受到人類的關注，其中鋰離子電池因其長壽命、高比能、無污染，可被用于BEV、PHEV等新能源汽車，而受到廣泛關注。但是因其資源不足，導致原材料端價格增長，加重了各生產(chǎn)企業(yè)的成本負擔。促使研究者們將研究方向發(fā)展到由資源豐富的鈉元素組成的鈉離子電池上。鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池類似，但與鋰離子電池相比，鈉離子電池擁有資源豐富、價格低廉的優(yōu)勢，從而備受研究者的青睞。

因鈉離子半徑比鋰離子半徑大，在正負極之間脫嵌和嵌入的過程容易導致電極材料結構坍塌，Na₃V₂(PO₄)₃具有NASICON三維結構，可以為鈉離子的遷移提供足夠的通道，具有結構穩(wěn)定、電壓平臺高、熱穩(wěn)定性佳等優(yōu)點。然而，磷酸釩鈉結構導致了其電子電導率低，影響了其循環(huán)壽命和倍率性能。因此需要通過包覆摻雜等手段來提升其電化學性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足之處，提供一種氧化物與碳共包覆陽離子摻雜的鈉離子電池正極材料磷酸釩鈉及其制備方法，目的是提高NaV₂(PO₄)₃電化學性能。

本發(fā)明的氧化物與碳共包覆陽離子摻雜的磷酸釩鈉正極材料的表示方法為Na₃V_2-xM_x(PO₄)₃/C·mAl₂O₃，包括本體Na₃V_2-xM_x(PO₄)₃和表面包覆層Al₂O₃和碳，其中M為Fe、Co、Mg、Zn、Na中的至少一種，0&lt;x&lt;0.5，0&lt;m≤15％。其制備方法包括如下步驟：

(1)按照Na:V:M:PO₄:C＝3:(2-x):x:3:2的摩爾比稱取鈉源、釩源、M源、磷源、碳源；

(2)將上述原料與球磨珠按照1:3的質(zhì)量比加入球磨罐中，注入一定量易揮發(fā)的有機溶劑形成均勻漿液，進行濕法球磨，烘干后研磨，置于真空管式爐中，惰性氣體氛圍下升溫至750～900℃，保溫12～16小時，冷卻至室溫后研磨，得到碳包覆的Na₃V_2-xM_x(PO₄)₃/C；