[发明专利]一种钠掺杂氟磷酸钒锂材料、其制备方法及用途

说明书

本发明提供一种钠掺杂氟磷酸钒锂材料、其制备方法及用途，所述钠掺杂氟磷酸钒锂材料的通式为：Li_(1‑x)/Na_xVPO₄F，其中0＜x≤0.3。钠掺杂氟磷酸钒锂材料的制备方法包括以下步骤：将钒源、磷源、碳源在60～100℃下混合、烘干；将产物置于惰性气氛中煅烧得到掺碳磷酸钒；将掺碳磷酸钒、LiF和钠源混合、干法球磨得到混合均匀的粉末；将粉末煅烧得到钠掺杂氟磷酸钒锂材料，所述煅烧温度为：650℃‑800℃，煅烧时间为1‑6h，制备得到钠掺杂氟磷酸钒锂材料。通过掺杂Na⁺有效提高氟磷酸钒锂的电化学性能，该方法工艺路线简单、操作容易、生成成本低，能实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及材料技术，尤其涉及一种钠掺杂氟磷酸钒锂材料、其制备方法及用途。

背景技术

锂离子电池今年来已经被广泛的应用在生活、生产、储能等各个领域，因此研发出高性能的储能材料已迫在眉睫。像传统的铅酸、镉镍、镍氢电池有着较低的工作电压和密度且污染环境等一系列的缺点，正在从市场慢慢淘汰。而锂离子电池的安全性能好、无记忆效应、无污染的优点被人们熟知。正极材料作为锂离子电池的关键因素，对锂离子电池的整体性能有着直接得到影响。随着锂离子电池工业化的发展，获得高比容量、高循环性能以及高充放电速率的电池是其发展的最终目标

我国钒资源丰富，钒氧化物的年产量高，因此LiVPO₄F是一个具有巨大潜在应用价值的锂离子电池正极材料。然而在应用中，由于自身结构的限制，电子导电率相对较低且锂离子的扩散系数也较小所以使得纯相的LiVPO₄F材料电化学性能发挥的不够充分。

金属掺杂可以对材料进行改性，有结果表明高纯度的LiVPO₄F是很难获得的，高纯度是影响电化学性能的关键因素，纯相的LiVPO₄导电率相对较低应用相应受到限制，Li+离子的迁移率直接决定电极材料的充放电速率，因此Li⁺离子的扩散问题近来也备受关注。

发明内容

本发明的目的在于，针对纯相的LiVPO₄F导电率相对较低的问题，提出一种钠掺杂氟磷酸钒锂材料，该材料通过掺杂Na⁺有效提高氟磷酸钒锂的电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钠掺杂氟磷酸钒锂材料，其通式为：Li_(1-x)/Na_xVPO₄F，其中0＜x≤0.3，优选为0.1≤x≤0.2。

本发明的另一个目的还公开了一种钠掺杂氟磷酸钒锂材料的制备方法，该方法通过掺杂Na⁺有效提高氟磷酸钒锂的电化学性能，该方法工艺路线简单、操作容易、生成成本低，能实现规模化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种钠掺杂氟磷酸钒锂材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将钒源、磷源、碳源在60～100℃下混合10～30min后，烘干；

步骤2、将步骤1烘干得到的产物置于惰性气氛中煅烧得到掺碳磷酸钒(VPO₄/C)，煅烧温度700℃-900℃，煅烧时间6-10h；

步骤3、将掺碳磷酸钒、LiF和钠源混合、干法球磨得到混合均匀的粉末；

步骤4、将步骤3得到的粉末煅烧(置于钢釜内封装煅烧)，研磨后得到钠掺杂氟磷酸钒锂材料，所述煅烧温度为：650℃-800℃，煅烧时间为1-6h。

进一步地，所述钒源、磷源中钒、磷元素摩尔比为1：0.9-1.1优选为1：1，所述碳源添加量为总重的20-80％wt，优选为30-50％wt。