[發明專利]一種銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料及其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011225845.2
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112490421B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 李龍;趙敬;丁書江;吳虎;秦媛媛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料的制備方法，其特征在于，包括：

1)按照V:P＝1:1取釩源和磷源，并取碳源；

2)將步驟1)中的釩源、磷源和碳源加入到球磨罐中，并加入溶劑，濕法球磨混合均勻；將所得混合物干燥并研磨壓片，得到磷酸釩前驅體；

3)將步驟2)中的磷酸釩前驅體在惰性氣氛下，以2℃/min～10℃/min的升溫速率加熱至650℃～800℃，恒溫1h～10h后自然冷卻至室溫，可得到磷酸釩；

4)按照V:Cs:K:F＝1:x:1:1取磷酸釩、銫源、鉀源和氟源，并濕法球磨，混合均勻；將所得混合物干燥，得到銫摻雜氟磷酸釩鉀前驅體，并研磨壓片；其中，x≤0.1，且x不為0；

5)將步驟4)中銫摻雜氟磷酸釩鉀前驅體在惰性氣氛下，以2℃/min～10℃/min的升溫速率加熱至550℃～700℃，恒溫1h～10h后自然冷卻至室溫，得到銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料；

步驟3)中碳源被用作還原劑，將V⁵⁺還原為V³⁺，還原劑過量將五價釩還原成三價釩所需量的10％～30％，過量的碳源用于原位碳包覆。

2.根據權利要求1所述的一種銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中釩源為偏釩酸銨和五氧化二釩的一種或兩種；所述的磷源為磷酸二氫銨、磷酸氫二銨和磷酸銨中的一種或多種；所述的碳源為Super P、科琴黑和乙炔黑中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的一種銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2)和步驟4)中濕法球磨所用的溶劑是乙醇和水的一種或兩種。

4.根據權利要求1所述的一種銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2)和步驟4)中球磨速度為300～600r/min，球磨時間為4～24h。

5.根據權利要求1所述的一種銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟4)中銫源為氟化銫、氯化銫和溴化銫中的一種或多種；所述的鉀源為氟化鉀、氯化鉀、溴化鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀和硝酸鉀中的一種或多種；所述的氟源為氟化鉀、氟化銨、氟化鈉和氟化銫中的一種或多種。

6.根據權利要求1所述的一種銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料的制備方法，其特征在于，步驟3)和步驟5)中惰性氣氛為氬氣和氮氣中的一種或兩種。

7.權利要求1-6任一項所述的制備方法制備得到的銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料。

8.權利要求7所述的銫摻雜氟磷酸釩鉀/碳正極材料在鉀離子電池中的應用。