[發明專利]一種(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法

在審

• 申請號: 202011361145.6
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112490448A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 顏果春;朱鵬飛;王接喜;彭文杰;李新海;王志興;郭華軍;胡啟陽
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 李喆

1.一種(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將釩源、磷源、有機碳源加入分散劑中進行濕相球磨，將球磨得到的膏狀物高溫干燥至恒重后粉碎，然后在非氧化性氣氛下燒結得到VPO₄/C前驅體；

其中，釩源、磷源、有機碳源中釩:磷:碳的摩爾比為1:1:1～1:1:10；

S2：將S1得到的VPO₄/C與鈉源、磷源或氟源球磨均勻后在非氧化性氣氛下燒結得磷酸釩鈉或氟磷酸釩鈉化合物正極材料；

S3：將S2得到的磷酸釩鈉或氟磷酸釩鈉化合物作為溶質，加入溶劑，攪拌得懸濁液；將懸濁液真空抽濾得到濾餅，濾餅干燥后粉碎得到產品。

2.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述S1中，釩源包括五氧化二釩、偏釩酸銨中的一種或幾種；磷源包括磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨中的一種或幾種；有機碳源包括乙二酸、己二酸、丙二酸、草酸、甲醛、正丁酸、抗敗血酸、檸檬酸、維生素C、葡萄糖、蔗糖、淀粉和纖維素中的一種或幾種；分散劑包括水，酒精，乙二醇中的一種或幾種；

其中，有機碳源用量為釩源質量的1～5倍。

3.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述S1中，干燥溫度為80℃～100℃，干燥時間為4h～8h。

4.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述S1中，燒結溫度為700℃～900℃，燒結時間為3h-6h。

5.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述S2中，鈉源包括氫氧化鈉、氟化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、乙酸鈉、草酸鈉、偏釩酸鈉、正釩酸鈉或磷酸二氫鈉中的一種或幾種；磷源包括磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨中的一種或幾種；

其中，VPO₄/C、鈉源、磷源中釩:鈉:磷的摩爾比為2:3:1，磷酸釩鈉的燒結溫度為600℃～750℃，燒結時間優選為2～4h。

6.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述S2中，鈉源包括氫氧化鈉、氟化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、乙酸鈉、草酸鈉、偏釩酸鈉、正釩酸鈉或磷酸二氫鈉中的一種或幾種；氟源包括氟化銨、氟化鈉、聚四氟乙烯中的一種或幾種；氟磷酸釩鈉包括NaVPO₄F和Na₃V₂(PO₄)₂F₃，制備NaVPO₄F時，VPO₄/C、鈉源、氟源中釩:鈉:氟的摩爾比為1:1:1，燒結溫度為700℃～850℃，燒結時間為1～4h；制備Na₃V₂(PO₄)₂F₃時，VPO₄/C、鈉源、氟源中釩:鈉:氟的摩爾比為2:3:3，燒結溫度為750℃～850℃，燒結時間為1～3h。

7.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述S3中，溶劑為去離子水，乙醇，乙二醇中的一種或幾種，溶質與溶劑的質量比為1:2～1:20。

8.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述S3中，攪拌速度為300r/min～500r/min，攪拌時間為3h～6h；所述干燥方式包括冷凍干燥或高溫干燥。

9.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述球磨轉速范圍為200r/min～400r/min，球磨時間為6h～12h。

10.根據權利要求1所述的(氟)磷酸釩鈉化合物正極材料的制備與純化方法，其特征在于，所述非氧化性氣氛包括氮氣、氬氣和氫氬混合氣。