[发明专利]一种碳包覆钠离子电池正极材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳包覆钠离子电池正极材料的制备方法，所述方法在正极材料中掺杂稀土金属，形成的稀土金属元素‑O的带隙较V‑O小，使得电子由价带被激发到导带更容易，有利于促进电子传导；本发明使用三维结构的分层等级孔碳材料进行包覆，以介孔结构来提高活性成分容量，而且三维结构能有效提高电解液的扩散渗透，提高电子离子传输效率，有效改善了正极材料的循环和倍率性能。

主权项

一种碳包覆钠离子电池正极材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备得到稀土金属掺杂的正极材料所述稀土金属掺杂的正极材料组成为Na3V2‑xHox(PO4)3，其中x=0.01‑0.03；按摩尔比为3:(2‑x):x:3称量氯化钠、五氧化二钒、硝酸钬和磷酸钾；将上述五氧化二钒、硝酸钬和葡萄糖加入去离子水中溶解，在60‑80度温度下加热搅拌成均匀混合溶液；将所述氯化钠和磷酸钾加入到上述混合溶液中，在真空温度为70‑90℃下旋蒸3‑4h；在100‑150℃下真空干燥5‑20h，形成电极材料前驱体，在氮气气氛下，经400‑600℃条件下预烧结3‑5h、700‑800℃高温烧结10‑15h，冷却后即得稀土金属掺杂的正极材料Na3V2‑xMx(PO4)3；（2）制备三维花状碳材料将氢氧化钾和乙酸锌溶于水中进行水热反应得到花状氧化锌，氢氧化钾和乙酸锌的质量比为3:(2‑4)；将花状氧化锌、介孔造孔剂混合于水中然后加入三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐进行混合包覆反应，随后将产物抽滤干燥，在花状氧化锌表面构筑一层介孔结构得固体产物一，所述花状氧化锌、介孔造孔剂、三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的质量比为10:(3‑5):(2‑3):(2‑4)；将所得固体产物一、微孔造孔剂十二烷基硫酸钾均匀混合于水中，然后依次加入三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐进行混合包覆反应，在固体产物一构筑的介孔结构的基础上包覆一层微孔结构，得固体产物二；然后进行抽滤、干燥、碳化，再用酸去除氧化锌模板，得具有微孔、介孔结构的三维花状碳材料；所述固体产物一、微孔造孔剂十二烷基硫酸钾、三羟甲基氨基甲烷和多巴胺盐酸盐的质量比为10:(1‑2):(4‑5):(9‑11)；（3）复合包覆将所得三维花状碳材料与所述稀土金属掺杂的正极材料进行复合，复合条件为：在氮气条件下，加热至150‑200℃，保温20‑24h，然后进行吹扫，去除未填充入孔道的稀土金属掺杂的正极材料，得到碳包覆钠离子电池正极材料。