一种钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法

本发明涉及钠离子电池电极制备相关，具体而言，涉及一种钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法。

背景技术：

1、钠离子电池是一种低成本的电化学储能技术。钒基聚阴离子型na3(vo)2(po4)2f具有比容量大(约130mah·g-1)、工作电位高、离子传输快、结构框架稳定等特点，是一种有前景的高能量钠离子电池正极材料，近年来受到了人们的广泛关注。

2、目前，可用于制备na3(vo)2(po4)2f材料的方法主要有高温固相法和溶剂热法。其中，高温固相法是一种传统的无机材料粉体制备工艺，工艺简单，操作方便，且成本相对较低，可用于规模化生产；但是，该方法存在难以混合均匀、高温氟损失等问题，制备的材料产品一般纯度较低；而溶剂热法是以有机物为溶剂，在一定温度的密闭容器中进行目标反应的一种合成方法。该方法制备的材料产品纯度高且形貌均匀，但是由于无机盐(如naf、nh4vo3等)在有机溶剂中溶解度低等原因，该方法存在产量低、产率低、难放大生产、废液环境污染大等问题。因此，开发低成本、绿色环保且易放大生产的na3(vo)2(po4)2f材料的制备方法显得尤其重要。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是现有的na3(vo)2(po4)2f材料制备方法存在难以混合均匀、高温氟损失或者产量低、产率低、难放大生产以及废液环境污染大的问题。

2、为解决上述问题，本发明提供一种钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，采用低温水相法制备na3(vo)2(po4)2f材料，包括：

3、将钒源、磷酸盐、钠盐、氟盐和还原剂加入水中，搅拌后升温至80～120℃，冷凝回流至反应结束后，依次静置、离心、干燥，制得钒基聚阴离子型na3(vo)2(po4)2f钠离子电池正极材料。

4、进一步地，所述钒源为五氧化二钒或偏钒酸铵。

5、进一步地，所述磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵中的一种或者多种。

6、进一步地，所述钠盐为碳酸钠、硫酸钠的一种或多种；所述氟盐为氟化钠或氟化铵。

7、进一步地，所述钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法还包括：将氧化石墨烯作为薄层碳包覆剂加入到所述水中并超声分散于所述水中，再搅拌后升温至80～120℃。

8、进一步地，所述钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法还包括：

9、在氩气氛围下，将所述na3(vo)2(po4)2f材料在500～700℃的温度下进行热处理。

10、进一步地，所述还原剂为葡萄糖。

11、进一步地，所述葡萄糖、所述钒源、所述磷酸盐、所述钠盐和所述氟盐的物质的量比为(0～2):1:(1～6):(0～3):(0.5～4)。

12、进一步地，所述搅拌时间为15～120min。

13、进一步地，所述冷凝回流时间为4～24h。

14、本发明所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法现对于现有技术的优势在于，本发明使用水为反应介质，水溶剂对反应原料钒源、磷酸盐、钠盐、氟盐的溶解能力强，易于混合，有利于提高材料产品的生产效率，且无有机溶剂，环境污染小。同时本发明反应条件温和，属于开放式反应系统，有利于规模化生产。

技术特征：

1.一种钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，采用低温水相法制备na3(vo)2(po4)2f材料，包括：

2.根据权利要求1所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述钒源为五氧化二钒或偏钒酸铵。

3.根据权利要求1所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵中的一种或者多种。

4.根据权利要求1所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠盐为碳酸钠、硫酸钠的一种或多种；所述氟盐为氟化钠或氟化铵。

5.根据权利要求1所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1或5所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述还原剂为葡萄糖。

8.根据权利要求7所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述葡萄糖、所述钒源、所述磷酸盐、所述钠盐和所述氟盐的物质的量比为(0～2):1:(1～6):(0～3):(0.5～4)。

9.根据权利要求1或5所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌时间为15～120min。

10.根据权利要求1所述的钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述冷凝回流时间为4～24h。

技术总结
本发明提供了一种钒基聚阴离子型钠离子电池正极材料的制备方法，涉及钠离子电池电极制备相关技术领域，具体为：采用低温水相法制备Na<subgt;3</subgt;(VO)<subgt;2</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;F材料，包括：将钒源、磷酸盐、钠盐、氟盐和还原剂加入水中，搅拌后升温至一定温度，冷凝回流至反应结束后，依次静置、离心、干燥，制得钒基聚阴离子型Na<subgt;3</subgt;(VO)<subgt;2</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;F钠离子电池正极材料。本发明使用蒸馏水为反应介质，水溶剂对反应原料钒源、磷酸盐、钠盐、氟盐的溶解能力强，易于混合，有利于提高材料产品的生产效率，且无有机溶剂，环境污染小。同时本发明反应条件温和，属于开放式反应系统，有利于规模化生产。

技术研发人员：向兴德,杨小强,陈春霞
受保护的技术使用者：东北林业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15