一种NASICON型氟磷酸盐、正极材料及电池制造技术

本发明专利技术涉及能源材料领域，公开了一种NASICON型氟磷酸盐，分子式为Na3M

【技术实现步骤摘要】
一种NASICON型氟磷酸盐、正极材料及电池


[0001]本专利技术涉及能源材料领域，尤其涉及一种NASICON型氟磷酸盐、正极材料及电池。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池的需求日益加剧，开采需求量的增加，有限的锂资源矿物价格日益高涨。相对于稀缺的锂元素，钠元素含量丰富，可谓取之不尽，有望取代锂离子电池。因此，研究钠离子电池将是一个非常有前景的研究方向。
[0003]钠离子电池体系中，正极材料是影响电池性能和成本的关键因素。当前研究的正极材料中，新型NASICON型磷酸钒钠材料具有优异的稳定性和相对较高的能量密度。然而，直接合成的磷酸钒钠正极材料，电化学性能尤其是导电性和大倍率长循环性能受到限制，所以诸多科研工作先驱思考如何解决这个问题。目前，通过碳包覆纳米NVP是一种解决方法，可提升其导电性，但库伦效率偏低，循环稳定性低，综合电化学性能较差，仍旧具有很大的改良空间。
[0004]有鉴于此，需要提供一种电化学性能更好的NASICON型氟磷酸盐、正极材料及电池，以进一步提升钠离子电池的电化学性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种NASICON型氟磷酸盐、正极材料及电池，有利于进一步提升钠离子电池的电化学性能。
[0006]一种NASICON型氟磷酸盐，分子式为Na3M
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，其中，M元素为Li、Na、K、Ni、Fe、Ca、Ti、Cr、Zn、Ag、Mo、Mg和Mn中的至少一种，N元素为Si、Ge、As、Sn和Ti中的至少一种，0≤x≤4，0≤y≤3,0≤z≤1，且x＝y+z。
[0007]可选地，所述NASICON型氟磷酸盐还进行了碳包覆，得到的材料为Na3M
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@C。
[0008]一种NASICON型氟磷酸盐的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S01、在容器中将五价钒盐、钠盐、含M元素化合物、含N元素化合物、磷酸盐和氟盐混合均匀形成混合物；
[0010]S02、将所述混合物暴露于所述还原气体下，对所述混合物进行等离子加热处理，得到分子式为Na3M
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的NASICON型氟磷酸盐；其中，M元素为Li、Na、K、Ni、Fe、Ca、Ti、Cr、Zn、Ag、Mo、Mg和Mn中的至少一种，N元素为Si、Ge、As、Sn和Ti中的至少一种，0≤x≤4，0≤y≤3,0≤z≤1，且x＝y+z。
[0011]可选地，所述步骤S01中，所述五价钒盐、所述钠盐、所述含M元素化合物、所述含N元素化合物、所述磷酸盐和所述氟盐的摩尔比为0.01
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2：0.01
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3：0.01
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1：0.01
‑
3：0.01
‑
3：0.01
‑
1。
[0012]可选地，所述步骤S01的混合均匀过程中，还向所述容器中加入添加剂，所述添加剂包括柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、氨基酸和尿素中的至少一种。
[0013]可选地，所述添加剂包括葡萄糖和氨基酸，且所述添加剂中所述葡萄糖和所述氨基酸的比例为1：0.6
‑
1.5；
[0014]或者，
[0015]所述添加剂包括蔗糖和柠檬酸，且所述添加剂中所述蔗糖和所述柠檬酸的比例为1：0.5
‑
1.8。
[0016]可选地，所述还原气体包括氮气、氢气和保护气体，所述保护气体包括氦气、氖气和氩气中的至少一种；
[0017]其中，所述氢气的体积百分含量大于0％且小于等于15％，所述保护气体的体积百分含量大于等于85％且小于100％。
[0018]一种正极片，所述正极片包括有如上任一项所述的制备方法所制备而成的NASICON型氟磷酸盐。
[0019]一种钠离子电池，包括有如上所述的正极片。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本实施例中，本申请中的Na3M
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能有效拓宽材料晶格结构，且通过M元素、N元素和氟元素之间产生的离子协同作用，使成型的NASICON型氟磷酸盐的材料导电性能得到了大幅度的提升，同时可以提高材料的结构稳定性，从而有利于提升钠离子电池的库伦效率和大倍率性能，有效提升了电池的电化学性能。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0023]本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0024]图1为本专利技术实施例中提供的Na3Li
0.8
V2Si
0.5
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0.3
正极材料在钠离子电池中首圈充放电特征曲线；
[0025]图2为本专利技术实施例中提供Na3Li
0.8
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0.3
@C正极材料在钠离子电池中首圈充放电特征曲线；
[0026]图3为本专利技术实施例中提供Na3Li
0.8
V2Si
0.5
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0.3
@C正极材料的SEM(扫描电镜图谱)。
具体实施方式
[0027]为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护
的范围。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NASICON型氟磷酸盐，其特征在于，分子式为Na3M
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，其中，M元素为Li、Na、K、Ni、Fe、Ca、Ti、Cr、Zn、Ag、Mo、Mg和Mn中的至少一种，N元素为Si、Ge、As、Sn和Ti中的至少一种，0≤x≤4，0≤y≤3,0≤z≤1，且x＝y+z。2.根据权利要求1所述的氟磷酸盐，其特征在于，所述NASICON型氟磷酸盐还进行了碳包覆，得到的材料为Na3M
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@C。3.一种NASICON型氟磷酸盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S01、在容器中将五价钒盐、钠盐、含M元素化合物、含N元素化合物、磷酸盐和氟盐混合均匀形成混合物；S02、将所述混合物暴露于所述还原气体下，对所述混合物进行等离子加热处理，得到分子式为Na3M
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的NASICON型氟磷酸盐；其中，M元素为Li、Na、K、Ni、Fe、Ca、Ti、Cr、Zn、Ag、Mo、Mg和Mn中的至少一种，N元素为Si、Ge、As、Sn和Ti中的至少一种，0≤x≤4，0≤y≤3,0≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迪，董英男，张继宗，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：