本发明专利技术提供一种钠离子二次电池负极材料，属于钠离子二次电池材料技术领域。解决现有的钠离子电池的负极材料循环性能差的问题。该材料的分子式为Na3V2(PO4)3。本发明专利技术还提供一种钠离子二次电池负极材料的制备方法。本发明专利技术还提供一种上述钠离子二次电池负极材料制备得到的钠离子二次电池，该钠离子电池由于采用了本发明专利技术的负极材料，具有良好的电化学性能和安全性能，实验结果表明：首次充电比容量能达到224.9mAh/g，放电比容量达到125.8mAh/g，50次循环其比容量能稳定在139mAh/g左右。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种钠离子二次电池负极材料，属于钠离子二次电池材料
。解决现有的钠离子电池的负极材料循环性能差的问题。该材料的分子式为Na3V2(PO4)3。本专利技术还提供一种钠离子二次电池负极材料的制备方法。本专利技术还提供一种上述钠离子二次电池负极材料制备得到的钠离子二次电池，该钠离子电池由于采用了本专利技术的负极材料，具有良好的电化学性能和安全性能，实验结果表明：首次充电比容量能达到224.9mAh/g，放电比容量达到125.8mAh/g，50次循环其比容量能稳定在139mAh/g左右。【专利说明】一种钠离子二次电池负极材料、制备方法及钠离子电池
本专利技术属于钠离子二次电池材料
，具体涉及一种钠离子二次电池负极材 料、制备方法及钠离子电池。
技术介绍
面对日益严峻的环境污染和能源紧缺的问题，人们在探宄新型绿色替代能源的同 时推动了能量存储与转换装置的发展，锂离子电池凭借其较高的工作电压和能量密度、良 好的循环性能、无记忆效应、无自放电及绿色环保等突出优点成为已经成为广大科研工作 者的研宄热点，并且开始广泛的应用于手机、笔记本电脑、电动车等小型电气化设备中。但 锂元素在地球的存储量仅为17?20 y g/g左右，而截至2009年底，世界上约四分之一的锂 资源被用于电池工艺，以碳酸锂为例，其成本价已达到每吨5000美元。而锂离子电池在小 型电气化设备的成功应用更让人们试图将锂离子电池体系的应用扩充到大型储能系统上 面，这势必会剧增工业生产对含锂化合物的需求量，而锂的存储量远远不足满足全球的大 型能量存储装置，大规模研发低消费、高性能的锂离子电池工艺势必受到阻碍，钠以其丰富 的存储量、廉价的开发成本、良好的性能成为锂离子电池替代电池体系的绝佳选择。 随着人们对大规模能量存储装置的需求量日益增加，钠离子二次电池电极材料 的研发成为近年来的研宄热点之一。钠离子二次电池的与锂离子电池有着极其相似的工 作原理，均以电化学活性物质作为工作电极。探宄合适的电极材料也成为人们在钠离子 电池体系寻求新突破而急需攻克的难题，通常探宄的钠离子电池是采用钠片和活性物质 分别作为正负极材料组装而成，含钠化合物诸如Naxc〇02、NaFeF3、NaTi 2(P04)3、Na4Mn90 18、 Na15V0P04FQ.5、NaCr0 2、Na2Ti307、NaxV0 2、Na2FeP04F、NaMP04等已作为正极材料被进行电化学 测试。但相对于钠离子电池负极材料的探讨与研宄却一直止步不前，探宄一种具有优秀的 长循环的负极材料对于钠离子电池体系的发展至关重要。2012年Zelang Jian等人通过 固相法合成碳包覆的Na3V2 (P04) 3在2. 7-3. 8V下作为钠离子电池正极材料进行测试，其首次 充放电容量达到98. 6/93mAh/g，十次循环后容量能保持在99 %，循环性能优良，Na3V2 (P04) 3拥有1.6V和3. 38V这两个放电平台，其理论容量在118mAh/g?236mAh/g的范围内，目前 还没有将Na3V2 (P04) 3作为负极材料应用与钠离子电池的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的钠离子电池的负极材料循环性能差的问题，而提 供一种钠离子二次电池负极材料、制备方法及钠离子电池。 本专利技术首先提供一种钠离子二次电池负极材料，该材料的分子式为 Na3V2(P04)3，具有R_3c空间群，具有钠快离子导电（NASICON)结构，晶胞参数 a=8.7288A，c=21.8042人，两个VOjP三个磷酸基在Z轴方向上相连构成基本支架，钠离 子位于支架间隙的6b和18b位置。 本专利技术还提供一种钠离子电池负极材料的制备方法，包括： 步骤一：将碳酸钠、磷酸氢铵和偏钒酸铵溶于柠檬酸溶液中，在碱液中进行搅拌反 应，得到混合物凝胶； 步骤二：将步骤一得到的混合物凝胶研磨成粉，得到混合物粉末，将混合物粉末预 烧结，得到混合物前躯体； 步骤三：将步骤二得到的混合物前躯体压制成片，进行烧结，得到钠离子电池负极 材料。 优选的是，所述的碳酸钠、磷酸氢铵和偏钒酸铵的摩尔比为3:6:4。 优选的是，所述的步骤二的预烧结的温度为350°C?400°C，时间为5?7小时。 优选的是，所述的混合物前躯体是在18_22MPa下压制成片。 优选的是，所述的步骤三的烧结温度为650°C?800°C，烧结时间为12?15小时。 本专利技术还提供了上述钠离子电池负极材料制备得到的钠离子电池。 本专利技术的有益效果 本专利技术首先提供一种钠离子二次电池负极材料，其分子式为Na3V2(P0 4)3，本专利技术 是首次将Na3V2 (P04) 3作为负极材料使用，且该材料成本低廉，用该材料制备的电池具有安 全性能高、循环性能稳定的优点。 本专利技术还提供一种钠离子二次电池负极材料的制备方法，该方法是将碳酸钠、磷 酸氢铵和偏钒酸铵溶于柠檬酸溶液中，在碱液中进行搅拌反应，得到混合物凝胶；然后将混 合物凝胶研磨成粉，得到混合物粉末，将混合物粉末预烧结，得到混合物前躯体；再将步混 合物前躯体压制成片，进行烧结，得到钠离子电池负极材料。和现有技术相对比，本专利技术的 烧结时间较短，且制备方法简单、成本较低，适合大规模工业生产。 本专利技术还提供一种上述钠离子二次电池负极材料制备得到的钠离子二次电池，该 钠离子电池由于采用了本专利技术的负极材料，该钠离子电池具有良好的电化学性能和安全性 能，实验结果表明：首次充电比容量能达到224. 9mAh/g，放电比容量达到125. 8mAh/g，50次 循环其比容量能稳定在139mAh/g左右。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例1制备的Na3V2 (P04) 3粉末材料的X射线衍射图谱。 图2为本专利技术实施例1制备的Na3V2 (P04) 3粉末材料作为负极材料的充放电循环性 能曲线。 图3为本专利技术实施例1制备的Na3V2 (P04) 3粉末材料及作为负极材料的倍率性能测 试曲线。 图4为本专利技术实施例1制备的Na3V2 (P04) 3粉末材料及作为负极材料在lA/g的电 流密度下1000次的循环曲线。 【具体实施方式】 本专利技术首先提供一种钠离子二次电池负极材料，其分子式为Na3V2(P0 4)3，具有 空间群，具有钠快离子导电（NASICON)结构，晶胞参数a=8.7288人，C=21.8042A， 两个VO#P三个磷酸基在Z轴方向上相连构成基本支架，钠离子位于支架间隙的6b和18b 位置。较宽的电压区间此材料有1. 6V和3. 4V两个放电平台，分别对应着V2+/V3+和V 3+/V4+的氧化还原反应，可有两个钠离子进行脱嵌行为，理论容量介于118mAh/g?236mAh/g之 间。 本专利技术还提供一种钠离子电池负极材料的制备方法，包括： 步骤一：将碳酸钠、磷酸氢铵和偏钒酸铵溶于柠檬酸溶液中，在碱液中进行搅拌反 应，得到混合物凝胶； 步骤二：将步骤一得到的混合物凝胶研磨成粉，得到混合物粉末，将混合物粉末预 烧结，得到混合物前躯体； 步骤三：将步骤二得到的混合物前躯体压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钠离子二次电池负极材料，其特征在于，该材料的分子式为Na3V2(PO4)3，具有空间群，具有钠快离子导电(NASICON)结构，晶胞参数两个VO6和三个磷酸基在Z轴方向上相连构成基本支架，钠离子位于支架间隙的6b和18b位置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杜菲，王东雪，别晓非，魏英进，陈岗，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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