[發明專利]一種碳包覆中熵磷酸鹽復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202310395737.7
• 申請日: 2023-04-14
• 公開（公告）號: CN116154155B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 王海燕;朱琳;孫旦;唐有根;張旗
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉

1.一種碳包覆中熵磷酸鹽復合材料，其特征在于：由中熵化磷酸鹽及其表面原位包覆碳層組成；所述中熵化磷酸鹽中金屬元素種類數為4；所述中熵磷酸鹽的結構通式為Na_δM_α(PO₄)₃，其中M由Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ce、Mn、Mg、Al和Fe中的任意三種組成；所述M中任一組成元素的物質的量占M中組成元素總物質的量的百分比為30～40％；所述Na與M的摩爾比為1～2：1；所述碳層厚度為2～10nm。

2.權利要求1所述的一種碳包覆中熵磷酸鹽復合材料的制備方法，其特征在于：將包括鈉源、M源、磷源、碳源和還原劑在內的原料于溶劑中均勻分散，依次經噴霧造粒和燒結，即得。

3.根據權利要求2所述的一種碳包覆中熵磷酸鹽復合材料的制備方法，其特征在于：所述鈉源為無機鈉鹽和/或有機鈉鹽；所述M源為包含M的無機鹽、有機鹽、氫氧化物和氧化物中的至少一種；所述磷源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸三鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉和焦磷酸鈉中的至少一種；所述碳源為活性炭、科琴黑、碳納米管、石墨烯、蔗糖、纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、油酸、鹽酸多巴胺、草酸、葡萄糖、抗壞血酸和檸檬酸中至少一種；所述還原劑為檸檬酸、草酸、乙二胺四乙酸和鹽酸羥胺中至少一種。

4.根據權利要求2所述的一種碳包覆中熵磷酸鹽復合材料的制備方法，其特征在于：所述溶劑為水、乙醇、乙醚、異丙醇和丙酮中的至少一種；所述均勻分散的條件為：加熱溫度為70～110℃，攪拌速率為300～1000rpm，時間為1h～6h。

5.根據權利要求2所述的一種碳包覆中熵磷酸鹽復合材料的制備方法，其特征在于：所述原料中金屬元素與還原劑的摩爾比為1：0.25～2。

6.根據權利要求2所述的一種碳包覆中熵磷酸鹽復合材料的制備方法，其特征在于：所述燒結的條件為：在惰性/還原性氣氛下，溫度為500～900℃，時間為4～15h；所述惰性氣氛為氮氣氣氛和/或氬氣氣氛；所述還原性氣氛為氮氫混合氣體或氬氫混合氣體，其中，氫氣在混合氣體中的體積分數為3～20％。

7.權利要求1所述的一種碳包覆中熵磷酸鹽復合材料的應用，其特征在于：作為鈉離子電池的正極活性材料，制備鈉離子電池。