一种钙离子电池正极活性材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种钙离子电池正极活性材料及其制备方法与应用，钙离子电池正极活性材料为经电化学脱钠后的与还原石墨烯复合的氟磷酸氧钒钠NaV2O2(PO4)2F/rGO；制备方法，包括：将钠盐、磷源、氟源和钒源溶解混合后得到混合溶液，然后将石墨烯分散液加入上述溶液中超声；将超声后的混合溶液转移到反应釜中进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，得到黑色产物；将黑色产物进行离心洗涤，然后冷冻干燥，得到与还原石墨烯复合的空心纳米球状的氟磷酸氧钒钠Na3V2O2(PO4)2F/rGO；利用拓扑取代的策略将氟磷酸氧钒钠Na3V2O2(PO4)2F/rGO中的两个钠离子脱出得到氟磷酸氧钒钠NaV2O2(PO4)2F/rGO。本发明专利技术活性材料可以提高现有钙离子电池的工作电压及循环寿命。的工作电压及循环寿命。的工作电压及循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种钙离子电池正极活性材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于钙离子电池正极材料
，具体涉及一种钙离子电池正极活性材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]锂离子电池是用于便携式电子产品、电动汽车以及大规模储能电池等的最新技术。然而，有限的锂资源（0.0017 wt%）及其不均匀的地理分布导致锂和锂基合金的成本更高。为了解决目前危机，多价金属电池凭借巨大的储量及极高的安全性近年来得到了较多的关注。此外，与单价离子电池相比，多价金属的多电子过程有望进一步提升二次电池能量密度的极限。相比之下，钙离子电池的特点尤为突出。在多价离子体系中钙具有最低的标准还原电势（
‑
2.87 V vs 标准氢电极）和极化强度，可以实现更高的输出电压，容量和倍率性能。与商业化石墨负极相比，钙金属的体积能量密度是其两倍。另外钙在地壳中储量丰富，并且最近的研究表明，钙金属更倾向以无枝晶的形式沉积，安全性更高。因此，开发高性能钙离子电池体系可以在缓解锂资源短缺的同时大幅度降低储能系统成本并提高电池使用安全。近些年钙金属负极和钙电解质得到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙离子电池正极活性材料，其特征在于，所述钙离子电池正极活性材料为经电化学脱钠后的与还原石墨烯复合的氟磷酸氧钒钠NaV2O2(PO4)2F/rGO。2.根据权利要求1所述的钙离子电池正极活性材料，其特征在于：所述氟磷酸氧钒钠NaV2O2(PO4)2F/rGO形貌为空心纳米球状，其直径为50~100nm。3.一种如权利要求1~2任一项权利要求所述的钙离子电池正极活性材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将钠盐、磷源、氟源和钒源溶解混合后得到混合溶液，然后将石墨烯分散液加入上述溶液中超声；（2）将超声后的混合溶液转移到反应釜中进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，得到黑色产物；（3）将黑色产物进行离心洗涤，然后冷冻干燥，得到与还原石墨烯复合的空心纳米球状的氟磷酸氧钒钠Na3V2O2(PO4)2F/rGO；（4）利用拓扑取代的策略将氟磷酸氧钒钠Na3V2O2(PO4)2F/rGO中的两个钠离子脱出得到氟磷酸氧钒钠NaV2O2(PO4)2F/rGO。4.根据权利要求3所述的钙离子电池正极活性材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述钠盐为氟化钠、醋酸钠、草酸钠、柠檬酸钠、氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠中的一种或几种；所述钒源为乙酰丙酮钒、乙酰丙酮氧钒、偏钒酸铵、五氧化二钒或三氧化二钒中的一种或几种；所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸铵、五氧化二磷或磷酸氢二钠中的一种或几种；所述氟源为氟化钠或氟化铵中的一种或两种。5.根据权利要求3所述的钙离子电池正极活性材料的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：安琴友，金书涵，麦立强，周亮，
申请(专利权)人：武汉理工大学三亚科教创新园，
类型：发明
国别省市：