[发明专利]氟磷酸钒钠/C双重修饰氟磷酸锰钠复合材料及制备和应用

说明书

本发明公开了一种Na₃V₂(PO₄)₂F₃/C双重修饰Na₂MnPO₄F复合材料，其特征在于Na₃V₂(PO₄)₂F₃利用溶胶凝胶法制备，碳材料来源于甘蔗渣，经高温煅烧获得。同时本发明还公开了该Na₃V₂(PO₄)₂F₃/C双重修饰Na₂MnPO₄F复合材料的制备方法。该Na₃V₂(PO₄)₂F₃/C双重修饰Na₂MnPO₄F复合材料具有更好的电化学性能，良好的电子电导性，比容量更高，电阻更小。这与Na₃V₂(PO₄)₂F₃是快离子导体和生物质碳材料良好的导电性能有关。Na₃V₂(PO₄)₂F₃/C双重修饰Na₂MnPO₄F复合材料可应用于锂钠混合离子电池正极材料。

技术领域

本发明属于锂钠混合离子电池正极材料制备技术领域，主要涉及一种Na₃V₂(PO₄)₂F₃/C双重修饰Na₂MnPO₄F复合材料及制备和应用。

背景技术

近年来，作为储能设施的锂离子电池已逐步成为热门话题，对其的需求量也在增长。但是，地球上有限的锂资源对锂离子电池的发展和应用影响巨大。常规的锂离子电池正极材料是锂合金金属氧化物，然而，不同正极材料的性能相差很大。锂资源的缺乏和高成本严重妨碍了锂离子电池的快速发展。Na与Li同属碱金属元素，而且具备十分类似的物理化学性质。钠在地壳中的丰度2.32％，而锂元素的丰度仅为0.0065％，与锂离子化合物电极材料比较，钠基化合物最明显的优势是原材料丰富而且价钱便宜。因此，一些研究者将目光转移到钠基聚阴离子化合物上。研究表明，锂离子电池的正极材料也可以直接使用聚阴离子正极材料中的钠基氟化磷酸盐，打破了传统的锂离子电池正极材料必须为锂基化合物的概念。

钠基锂离子电池属于混合离子电池体系，与传统锂离子电池的充放电工作原理有所差异。因为钠基锂离子电池正极材料是混合的Li/Na插入机制，离子导电作用是由Li⁺离子和Na⁺离子共同实现的。在首次充电的过程中，钠基正极材料中的Na⁺离子——来源于钠基电极材料，从材料晶体结构中脱出，逐步进入以LiPF₆为主的电解液中，在电解液中逐渐扩散均匀。由于经充电后，正极材料晶格中会出现一些空位，这些空位由Li⁺离子和Na⁺离子共同嵌入。随着充放电过程的进行，如果负极材料允许Na⁺离子脱/嵌的话，在负极中脱/嵌的离子也将会由Li⁺/Na⁺混合离子共同承当。