[发明专利]一种NaVPO4

说明书

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种NaVPO₄F‑C正极材料及其制备方法。制备方法包括：(1)将钒源、磷源、醇胺类物质和有机溶剂混合，然后干燥，制得前驱体；所述钒源、磷源、醇胺类物质的摩尔比为3:6:1～10；(2)将所述前驱体在惰性气氛中烧结后，制得多孔VPO₄；(3)将氟化物、所述多孔VPO₄和有机溶剂混合，干燥后在惰性气氛中烧结，制得所述NaVPO₄F‑C正极材料；所述氟化物与所述多孔VPO₄的摩尔比为1:0.95～1.05。本发明制备的具有多孔结构的NaVPO₄F‑C正极材料，能够有效提高正极材料的倍率性能和导电性能，进而提高电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种NaVPO₄F-C正极材料及其制备方法。

背景技术

在21世纪，锂电池被广泛应用于手机、电脑、穿戴设备、电动汽车、二轮自行车、电动工具、路灯等众多领域。近年，锂资源的消耗呈现出使用量大并且消耗速度快的特点，而锂的生产量却无法满足消耗量增长的现象，这是因为：一是锂资源是有限的，主要以锂辉石矿石和盐湖锂状态存在；二是冬季盐湖锂无法提取。

对比之下，钠来源广泛、储量丰富、钠的储量是锂的420倍，价格远低于锂。近年来，钠离子电池以比锂离子电池价格低30-50％的成本优势而受到广泛关注，特别是在储能领域、混合动力领域、替代铅酸电池领域，钠离子电池具有诱人的应用前景。

钠是第二轻的碱金属，与锂的化学性质相似，但钠的原子半径比锂大34.2％，因此在锂离子电池中使用的钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料、锰酸锂等正极材料对应的钠化物电化学性能较差，比如容量低、放电电压低，充电电压高、充放电效率比较低。

近年来，研究人员对于Na₃V₂(PO₄)₂F₃、Na₃V₂(PO₄)₂O₂F和NaVPO₄F等氟磷酸盐进行了深入的研究。研究发现，NaVPO₄F与其它氟磷酸盐相比，具有较高的理论容量(143mAh/g)和单一的充放电平台，具有重要的研究价值。但该材料导电性差，倍率性能差，导致最终循环变差，限制了其广泛应用。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种NaVPO₄F-C正极材料的制备方法，包括：

(1)将钒源、磷源、醇胺类物质和有机溶剂混合，然后干燥，制得前驱体；所述钒源、磷源、醇胺类物质的摩尔比为3:6:1～10；

(2)将所述前驱体在惰性气氛中烧结后，制得多孔VPO₄；

(3)将氟化物、所述多孔VPO₄和有机溶剂混合，干燥后在惰性气氛中烧结，制得所述NaVPO₄F-C正极材料；

所述氟化物与所述多孔VPO₄的摩尔比为1:0.95～1.05。

本发明的上述方法制得的NaVPO₄F-C正极材料，具有多孔结构，有利于钠离子进出正极材料，提高正极材料的倍率性能；同时，在制备过程中能够形成原位碳包覆，提高正极材料的导电性能，从而提高电池的循环寿命。