[發明專利]預堿金屬化磷酸釩鈉，其制備方法以及鈉離子電池

在審

• 申請號: 202211070297.X
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115172742A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 王迪;董英男;楊琪;張繼宗
• 申請（專利權）人: 江蘇正力新能電池技術有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M4/136;H01M10/058;H01M10/054;C01B25/45
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 蘇張林

1.一種預堿金屬化磷酸釩鈉，其特征在于，通式為Na₃M_xV₂N_x(PO₄)₃，其中，M為堿金屬元素，其選自Li、K中的至少一種；N為摻雜金屬元素，其選自Ni、Fe、Ca、Ti、Cr、Zn、Ag、Mo、Mg、Mn中的至少一種；0.01≤x≤1。

2.根據權利要求1所述的預堿金屬化磷酸釩鈉，其特征在于，所述預堿金屬化磷酸釩鈉還進行了碳包覆，得到的材料為Na₃M_xV₂N_x(PO₄)₃/C。

3.根據權利要求1所述的預堿金屬化磷酸釩鈉，其特征在于，M、N和x選自（1）或（2）：

（1）M為Li，N為Ti，x=0.1；

（2）M為K，N為Ni，x= 0.5。

4.一種預堿金屬化磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在添加溶劑的情況下，使釩源、鈉源、M源、N源和磷源混合，形成膠體混合物；

將所述膠體混合物置于還原性氣體中，于超高真空下進行加熱處理，得到所述預堿金屬化磷酸釩鈉。

5.根據權利要求4所述的預堿金屬化磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于，所述鈉源包括碳酸鈉、氫氧化鈉、氧化鈉、過氧化鈉、磷酸鈉、硫酸鈉、磷酸二氫鈉、硫酸二氫鈉、苯酚鈉中的一種或多種；所述釩源包括五氧化二釩、三氧化二釩、偏釩酸銨、一水合磷酸釩、硫酸礬、一水合硫酸氧釩中的一種或多種；所述磷源包括磷酸二氫銨、磷酸二氫鈉、磷酸氫二銨、磷酸氫二鈉、磷酸、五氧化二磷中的一種或多種；所述M源包括碳酸鋰、草酸鋰、氫氧化鋰、碳酸鉀、氫氧化鉀、氯化鉀、硫酸鉀、磷酸二氫鉀中的一種或多種。

6.根據權利要求4所述的預堿金屬化磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于，所述釩源、鈉源、M源、N源和磷源的摩爾比為（0.01-2）:（0.01-3）:（0.01-1）:（0.01-1）:（0.01-3）。

7.根據權利要求4所述的預堿金屬化磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于，將釩源、鈉源、M源、N源和磷源混合時，還包括對得到的混合物進行低溫磁力攪拌和/或加熱的步驟；其中，所述低溫為-5~15℃，所述加熱的溫度為20~80℃。

8.根據權利要求7所述的預堿金屬化磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于，在低溫磁力攪拌和/或加熱的過程中加入了添加劑，所述添加劑包括檸檬酸、葡萄糖、蔗糖、CTAB中的至少一種。

9.根據權利要求8所述的預堿金屬化磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于，所述添加劑由蔗糖和檸檬酸組成，且蔗糖與檸檬酸的質量比例為1:0.6、1:1.2或1:2.5。

10.根據權利要求4所述的預堿金屬化磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于，所述還原性氣體包括氫氣、氮氣和惰性氣體中的至少一種。

11.根據權利要求4所述的預堿金屬化磷酸釩鈉的制備方法，其特征在于，所述超高真空的真空度為1*10^-9~1*10^-4 MPa；所述加熱的溫度為320℃~980℃，所述加熱的時間為0.25~24 h。

12.一種鈉離子電池正極片，包括正極集流體和形成于所述正極集流體表面的正極層，其特征在于，所述正極層中的活性材料為權利要求1~3任一項所述的預堿金屬化磷酸釩鈉。

13.一種鈉離子電池，包括正極片、負極片、隔膜和電解液，所述隔膜被設置為隔離所述正極片與負極片，其特征在于，所述正極片為權利要求12所述的鈉離子電池正極片。