[發明專利]一種多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210776124.3
• 申請日: 2022-07-04
• 公開（公告）號: CN115084474A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 李龍;朱小龍;丁書江;孫澤慧;李雁淮;宋忠孝
• 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;C30B29/14;C30B7/14;C30B7/10
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 強宏超

1.一種多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)將膠態聚苯乙烯球和分散劑加入到超純水中，采用超聲儀將聚苯乙烯球高能超聲分散均勻；

2)按照元素比Na:V:P:F＝3:2:2:x取鈉源、釩源、磷源和氟源，并取碳源，其中1x3；

3)將釩源和碳源加入到超純水中形成溶液，將該溶液升溫攪拌直至溶液顏色變為淺綠色；然后將鈉源、氟源和磷源加入到上述溶液中繼續攪拌混合均勻，得到前驅體溶液；

4)將步驟1)得到的聚苯乙烯球分散溶液和步驟3)得到的前驅體溶液轉移到水熱釜中，升溫至120～200℃，恒溫1h～50h后自然冷卻至室溫，得到多孔單晶氟磷酸氧釩鈉前驅體材料；

5)將步驟4)的得到的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉前驅體材料在惰性氣氛下，以2℃/min～10℃/min的升溫速率加熱至300℃～800℃，恒溫0.1h～10h后自然冷卻至室溫，得到無定形碳包覆的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料。

2.根據權利要求1所述的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料的制備方法，其特征在于：所述聚苯乙烯球尺寸為50-500nm，分散劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、多巴胺、十二烷基苯磺酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料的制備方法，其特征在于：所述釩源為偏釩酸銨、五氧化二釩和硫酸氧釩的一種或多種；所述的磷源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鈉和磷酸銨中的一種或多種；所述的碳源為草酸(H₂C₂O₄·2H₂O)、蘋果酸(C₄H₆O₅)和檸檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)中的一種或多種，碳源含量為將五價或者四價釩還原成三價釩所需量的105％～130％，過量的碳源用于原位碳包覆。

4.根據權利要求1所述的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟3)中第一次攪拌速度為100～800r/min，攪拌溫度為40～100℃，攪拌時間為0.1～6h。

5.根據權利要求1所述的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料的制備方法，其特征在于：所述鈉源為氟化鈉、氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、硫酸鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鈉和硝酸鈉中的一種或多種；所述的氟源為氟化鈉、氟化銨、氟化鉀、氟化鋰和氟化鎂中的一種或多種。

6.根據權利要求1所述的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料的制備方法，其特征在于：所述步驟6)中惰性氣氛為氬氣和氮氣中的一種或兩種。

7.一種根據權利要求1-6任一項所述的制備方法制備得到的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料。

8.根據權利要求7所述的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料，其特征在于：正極材料為無定形碳包覆多孔單晶氟磷酸氧釩鈉結構。

9.一種如權利要求8所述的多孔單晶氟磷酸氧釩鈉正極材料在鈉離子電池中的應用。