[發明專利]一種碳載氟磷酸釩鈉及其制備和應用

有效

• 申請號: 201811490026.3
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN111293307B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 鄭瓊;李先鋒;凌模翔;張華民
• 申請（專利權）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;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

1.一種碳載氟磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于：所述碳載氟磷酸釩鈉為四方型NaVPO₄F@C，所述方法包括以下步驟：

步驟一、碳源、釩源和還原劑通過溶膠凝膠法得到含釩的碳包覆前驅體；所述碳源和還原劑均為草酸；

步驟二、將含釩的碳包覆前驅體，與鈉鹽、氟鹽、磷酸鹽混合，進行水熱反應，得到所述碳載氟磷酸釩鈉；

所述方法具體包括以下步驟：

（1）將偏釩酸銨或五氧化二釩與草酸按照摩爾比為1:1的比例加入溶劑中，得到共混溶液；

（2）將步驟（1）的共混溶液在水浴環境下進行反應得到混合物前驅體，并干燥混合物前驅體；

（3）將步驟（2）干燥后的混合物前驅體再經真空干燥處理后研磨成固體粉末；

（4）將步驟（3）的固體粉末在惰性氣氛保護下經預燒結，再高溫燒結，冷卻后得到碳包覆前驅體；

（5）將步驟（4）所得的碳包覆前驅體和鈉源、氟源、磷酸鹽一起加入到含有混合溶劑的密封反應容器中，攪拌后加入表面活性劑，得混合溶液，將混合溶液超聲處理后，在一定溫度下反應，得混合物；所述的混合溶劑為有機溶劑和水的混合溶劑，有機溶劑為丙酮、乙醇或乙二醇，有機溶劑：水的體積比0.5:1 - 1:1；

（6）將步驟（5）得到的混合物離心，清洗、干燥、研磨后得到碳載氟磷酸釩鈉；

步驟（2）中的水浴溫度為70℃；

步驟（4）中預燒結為300-400℃燒結3-6h，高溫燒結為700-800℃燒結6-10h；

步驟（5）中反應溫度為180℃，反應時間為18小時；

所述磷酸鹽為磷酸二氫銨；

所述鈉源和氟源均為氟化鈉；

所述的表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇、烷基糖苷、椰油酸二乙醇酰胺、十二烷基苯磺酸中的一種或多種。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述有機溶劑為乙醇；所述乙醇：水的體積比為1：1。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：

步驟（1）固含量/溶劑的質量濃度為15-35mg/ml；所述固含量是指偏釩酸銨與草酸或五氧化二釩與草酸；所述溶劑為水、乙醇、丙酮、乙二醇等中的一種或多種；

步驟（2）中反應時間1-2h；干燥采用旋轉蒸發出去溶劑，旋蒸溫度為50-90℃；

步驟（3）中真空干燥溫度為90-130℃；真空干燥時間10-24h；

步驟（5）中攪拌時間為1-3h，表面活性劑占固相反應物質量分數為5-15%，超聲時間為1-2h；固含量/溶劑的質量濃度為15-35mg/ml；

步驟（6）中用去離子水和乙醇依次分別清洗2-5次，在80-150℃溫度下干燥8-18 h。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟（1）固含量/溶劑的質量濃度為20-30 mg/ml。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟（2）中旋蒸溫度為70-80℃。

6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟（3）中真空干燥溫度為100-120℃。

7.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：步驟（5）中，固含量/溶劑的質量濃度為20-30 mg/ml。

8.一種權利要求1-7任一所述制備方法制備獲得的碳載氟磷酸釩鈉，所述碳載氟磷酸釩鈉的粒徑范圍為50-300nm。

9.根據權利要求8所述的碳載氟磷酸釩鈉，其特征在于：所述碳載氟磷酸釩鈉中碳載體的質量含量為2-5%。

10.權利要求8所述碳載氟磷酸釩鈉作為鈉離子電池正極材料在鈉離子電池中的應用。