一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料及其制备方法和应用。所述金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料为呈微纳米复合颗粒状的Na3V2‑xMx(PO4)3/C复合电极材料。所述制备方法中有机物碳源的加入可在水热过程中原位包覆在Na3V2‑xMx(PO4)3/C 前驱体颗粒表面，既能用于防止Na3V2‑xMx(PO4)3/C 前驱体颗粒的长大和团聚；又能在热处理过程中热分解为无定形碳，形成核心是Na3V2‑xMx(PO4)3/C 的颗粒，外壳是无定形碳的核壳结构。本发明专利技术的一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料具有良好的导电性、优异的循环稳定性和倍率性能等优点。属于电极材料领域。

A metal doped sodium vanadium phosphate composite electrode material and its preparation and Application

The invention relates to a metal doped sodium vanadium phosphate composite electrode material, a preparation method and application of the composite electrode material. The metal doped vanadium phosphate sodium composite electrode material as a micro nano composite particle of Na3V2 xMx (PO4) 3/C composite electrode material. The addition of the preparation method of organic carbon source in the hydrothermal process in situ can be coated on the Na3V2 xMx (PO4) 3/C on the surface of precursor particles, which can be used for preventing Na3V2 xMx (PO4) 3/C precursor growth and aggregation of the particles; and in the heat treatment process for thermal decomposition amorphous carbon, the formation of the core is Na3V2 xMx (PO4) 3/C particles, the shell is core-shell structure of amorphous carbon. A metal doped vanadium sodium phosphate composite electrode material has the advantages of good conductivity, excellent cycling stability and multiplex performance. It belongs to the field of electrode materials.

【技术实现步骤摘要】
一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料及其制备方法和应用
本专利技术属于电极材料领域，具体涉及一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料及其制备方法和应用
技术介绍
钠离子电池具有钠资源丰富、价格低廉且分布广泛等优势。钠离子电池的开发及应用可在一定程度上缓解锂资源严重短缺的问题，具有一定的市场竞争力。因此，近期钠离子电池电极材料的研究和开发得到人们的广泛关注，并逐渐成为电池材料和储能
的热点课题。Na3V2(PO4)3是一种重要的钠离子电池电极材料，是聚阴离子型钠离子电池电极材料的典型代表。Na3V2(PO4)3具有较大的三维开放通道结构，可供钠离子进行快速脱/嵌。Na3V2(PO4)3属于六角晶系，空间群为R-3c。Na3V2(PO4)3作为钠离子电池正极材料使用时，充放电过程中发生典型的两相反应，晶体结构变化为Na3V2(PO4)3/NaV2(PO4)3，对应V4+/V3+的氧化还原电对，充放电平台为3.4V，理论比容量(对应于每分子2个Na+脱/嵌)是117.6mAh·g-1。Na3V2(PO4)3不仅可用作钠离子电池正极材料，也可以作为负极材料。作为钠离子电池负极材料使用时，基于V3+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料，其特征在于，所述金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料为呈微纳米复合颗粒状的Na3V2‑xMx(PO4)3/C复合电极材料；所述Na3V2‑xMx(PO4)3/C复合材料为核壳结构，核心为Na3V2‑xMx(PO4)3，外壳为无定型碳层；x为原子百分比；所述Na3V2‑xMx(PO4)3/C复合电极材料中x的取值范围为0<x<1。

【技术特征摘要】
1.一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料，其特征在于，所述金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料为呈微纳米复合颗粒状的Na3V2-xMx(PO4)3/C复合电极材料；所述Na3V2-xMx(PO4)3/C复合材料为核壳结构，核心为Na3V2-xMx(PO4)3，外壳为无定型碳层；x为原子百分比；所述Na3V2-xMx(PO4)3/C复合电极材料中x的取值范围为0&lt;x&lt;1。2.根据权利要求1所述的一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料，其特征在于，所述Na3V2-xMx(PO4)3/C复合电极材料中M为Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn和Cd中的一种或一种以上。3.一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)水热辅助-碳热还原法制备前驱体溶液，包括：将密封并包含有钠源、钒源、M源、磷源和碳源的混合溶液的水热釜置于烘箱中，所述混合溶液在恒温T1、恒温时间t1条件下反应，得到前驱体溶液；(2)前驱体粉体的制备，包括：将步骤(1)中得到的所述前驱体溶液置于烘箱中恒温烘干，恒温温度T2，恒温时间t2，得到前驱体粉体；(3)高温煅烧所述前驱体粉体，包括：将所述前驱体粉体充分研磨后置于管式炉中，在惰性气体气氛下对所述前驱体粉体进行高温煅烧，煅烧温度T3，煅烧时间t3，高温处理后即得到所述金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料；所述金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料为呈微纳米复合颗粒状的Na3V2-xMx(PO4)3/C复合电极材料；所述Na3V2-xMx(PO4)3/C复合材料为核壳结构，核心为Na3V2-xMx(PO4)3，外壳为无定型碳层。4.根据权利要求3所述的一种金属掺杂磷酸钒钠复合电极材料的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海雷，赵丽娜，杜志鸿，李兆麟，张子佳，张旸，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11