[發(fā)明專利]一種鈉離子電池電極材料磷酸釩鐵鈉復合材料的制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810944922.6 | 申請日： | 2018-08-19 |
| 公開（公告）號： | CN109103431A | 公開（公告）日： | 2018-12-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王子韓;呂振瑞;張亮 | 申請（專利權(quán)）人： | 王子韓 |
| 主分類號： | H01M4/36 | 分類號： | H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 236800 安徽省亳州市譙城區(qū)*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 電極材料 磷酸釩 鐵鈉 氮摻雜 鈉離子電池 混合物 制備 玻璃棒 電極復合材料 高能球磨 制備工藝 最終產(chǎn)物 熱處理 復合材料 燒結(jié) 研磨 管式爐 氣氛爐 碳包覆 摻氮 釩源 磷源 鈉源 球磨 鐵源 研缽 煅燒 尿素 應用 表現(xiàn) | ||
本發(fā)明的目的在于，制備一種鈉離子電池電極復合材料，其具有較好的性能表現(xiàn)，且這種材料的制備工藝簡單，成本低廉，具有較好的應用前景，主要有以下步驟：1）將釩源、鈉源、磷源、鐵源按一定比例混合均勻，將混合物置于高能球磨罐中進行球磨初步反應；結(jié)束后，再將混合物轉(zhuǎn)移至氣氛爐中進行煅燒處理，得到磷酸釩鐵鈉電極材料；2）向上述得到的磷酸釩鐵鈉電極材料中加入適量的尿素，使用玻璃棒將其混合均勻，經(jīng)研缽研磨后再至于管式爐中進行摻氮熱處理，得到氮摻雜的磷酸釩鐵鈉電極材料；3）向上述得到的氮摻雜的磷酸釩鐵鈉電極材料中加入適量的碳源，在惰性氣氛下進行燒結(jié)，即可得到最終產(chǎn)物?碳包覆氮摻雜磷酸釩鐵鈉電極材料。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及二次電池正極材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種鈉離子電池的電極材料-磷酸釩鐵鈉復合材料的制備方法。
背景技術(shù)
1997年，德州大學Goodenough等人在專利US5910382中公開了一種鋰電池正極材料-磷酸鐵鋰，其是以橄欖石結(jié)構(gòu)為主的一維隧道結(jié)構(gòu)材料，具有良好的充放電平臺、安全性能和循環(huán)性能，但是由于磷酸鐵鋰只能允許鋰離子在一個方向上移動，而這一通道極易受到晶格中雜質(zhì)或位錯的影響而被堵塞，使得磷酸鐵鋰的導電性和電流倍率特性較差，此外，近年來，隨著鋰礦的日益稀缺，使得這種正極材料的成本也隨之飛漲。為此，需要開發(fā)一種新型的電極材料來解決這一問題，進而，鈉離子電池應用而生。
鈉離子電池具有容量高和多電壓平臺的優(yōu)勢，對鈉離子電池來說，具有優(yōu)良性能的材料是它的基本組成單元，鈉離子電池對這些材料有一定的要求，例如，正極材料要有高的開路電壓、長的循環(huán)壽命，大的可逆容量；負極材料也要有好的安全穩(wěn)定性、長的循環(huán)壽命、令人滿意的可逆容量，且能夠進行快速的充電或放電；電解液要求有好的安全穩(wěn)定性、高的分解電壓、高的離子電導率、低的粘度系數(shù)、穩(wěn)定的電化學性能、豐富的資源和低廉的成本等；隔膜要求有一定的離子穿透性，允許鈉離子通過，具有一定的機械強度和耐氧化性等。其中，電極是電池的核心組成部分，主要由活性物質(zhì)、導電骨架、粘接劑和集流體等組成，直接決定了鈉離子電池的儲能性能好壞。
作為鈉離子電池正極材料的一種，磷酸釩鈉由于其具有鈉超離子導體NASICON結(jié)構(gòu)以及熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點，引起了廣泛的研究。但是磷酸釩鈉導電性差的特點，使得其倍率性能很差，因此有必要對磷酸釩鈉進行改性提高其導電性，以改善它的電化學性能。Chen等人以“Carbon coated Na3V2(PO4)3 as novel electrode material for sodium ionbatteries”為題，在2012年首先使用碳包覆對磷酸釩鐵鈉進行改性，從而大大的提高了它的電化學性能，其電壓高達3.4V，比容量為93mAh/g。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，制備一種鈉離子電池電極復合材料，其具有較好的性能表現(xiàn)，且這種材料的制備工藝簡單，成本低廉，具有較好的應用前景。
本發(fā)明中鈉離子電池電極復合材料具體是指一種碳包覆的氮摻雜磷酸釩鐵鈉，標記為：Na2FeV2(PO4)3-N@C。本發(fā)明制備的Na2FeV2(PO4)3-N@C電極材料具有較大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，這有利于電極材料與電解液的浸潤和接觸，在組裝成電池時，表現(xiàn)出很好的電化學性能，同時，該材料由于具有碳和氮的雙摻雜組分，其具有很好的導電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，與未進行改性的電極材料相比，展現(xiàn)出更高的充放電容量和更好的循環(huán)穩(wěn)定性。
具體的，本發(fā)明的目的通過以下方法實現(xiàn)：
一種鈉離子電池電極材料磷酸釩鐵鈉復合材料的制備方法：
1）將釩源、鈉源、磷源、鐵源按一定比例混合均勻，將混合物置于高能球磨罐中進行球磨初步反應；結(jié)束后，再將混合物轉(zhuǎn)移至氣氛爐中進行煅燒處理，得到磷酸釩鐵鈉電極材料；
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