[發明專利]多元陽離子取代磷酸鹽電極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011328693.9
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN114538400A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 胡章貴;王迪;龍震
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 太原倍智知識產權代理事務所(普通合伙) 14111
• 代理人: 張宏

1.一種多元陽離子取代磷酸鹽電極材料，其特征在于：包含Na₃V_2-x-yM_xN_y(PO₄)₃，其中，M是鈦Ti、鉻Cr、錳Mn、鋅Zn、銀Ag 、鉬Mo中的至少一種，N是鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu中的至少一種；x大于等于0.001且小于2，y大于等于0.001且小于2，x和y之和大于等于0.002且小于2。

2.根據權利要求1所述的多元陽離子取代磷酸鹽電極材料，其特征在于：其中，

（1）M是鈦Ti，N是镥Lu，x=0.02或0.001或0.03或1，y=0.02或0.001或0.03或1；

或（2）M是錳Mn，N是銪Eu，x=0.05且y=0.05；

或（3）M是銀Ag，N是鈰Ce，x=0.04且y=0.06。

3.一種多元陽離子取代磷酸鹽電極材料，其特征在于：包含Na₃V_2-x-y-zM_xN_yQ_z(PO₄) ₃，其中M是鈦Ti、鉻Cr、錳Mn、鋅Zn、銀Ag 、鉬Mo中的至少一種，N是鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu中的至少一種；Q是鈦Ti、鉻Cr、錳Mn、鋅Zn、銀Ag 、鉬Mo、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu中的至少一種且不同于M和N的選擇；x大于等于0.001且小于2, y大于等于0.001且小于2，z大于等于0.001且小于2，x、y和z之和大于等于0.003且小于2。

4.根據權利要求3所述的多元陽離子取代磷酸鹽電極材料，其特征在于：其中，

（1）M是鉻Cr，N是釤Sm，Q是銩Tm，x=0.06， y=0.03且z=0.02；

（2）M是銀Ag，N是鈰Ce，Q是鏑Dy，x=0.05， y=0.03且z=0.08；

（3）M是鉬Mo，N是錳Mn，Q是鉺Er，x=0.05， y=0.07且z=1.1。

5.一種制備Na₃V_2-x-yM_xN_y(PO₄)₃的方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟；

（a）在反應容器中使用五價釩鹽、鈉鹽、M金屬鹽、N金屬鹽、磷酸鹽按比例混合均勻，通過細化顆粒尺寸的方法,使其充分接觸制成混合物；

（b）將混合物暴露于還原氣體；

（c）對混合物進行加熱，加熱的溫度為250℃至950℃；

其中，M是鈦Ti、鉻Cr、錳Mn、鋅Zn、銀Ag 、鉬Mo中的至少一種，N是鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu中的至少一種；x大于等于0.001且小于2，y大于等于0.001且小于2，x和y之和大于等于0.002且小于2。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：其中所述還原氣體包括氫氣H₂和惰性氣體氦氣He、氖氣Ne和氬氣Ar中的至少一種，其中，所述氫氣H₂的體積百分含量為大于0%且小于等于10%，所述惰性氣體的體積百分含量為大于等于90%且小于100%。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述細化顆粒尺寸包括以下步驟：對所述材料進行研磨以制造顆粒材料，并在所述加熱和/或在所述研磨期間引入添加劑，所述添加劑包含檸檬酸、葡萄糖、蔗糖、CTAB中的至少一種。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述研磨為球磨，獲得的顆粒的平均直徑是1nm至20nm。