富钠结构的磷酸锰钒钠制造技术

本发明专利技术属于复合材料制备技术领域，公开了一种富钠结构的磷酸锰钒钠

【技术实现步骤摘要】
富钠结构的磷酸锰钒钠/碳复合材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于复合材料制备
，尤其涉及一种富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料
、
制备方法及应用
。

技术介绍

[0002]目前，钠离子电池
(SIBs)
由于比锂离子电池
(LIBs)
成本低
、
资源丰富等优势而受到广泛关注
。
然而，钠离子的半径远大于锂离子的半径远大于锂离子的半径导致了离子扩散动力学迟缓，倍率性能较差，体积变化大，这些原因使得主体材料的循环稳定性并不理想
。
尽管通过电解质的改性在改善电极
/
电解质界面转移动力学方面取得了显著成就，但仍然必须设计更多适用于
SIBs
的高性能电极材料
。
[0003]最近，研究者们已经探索了许多具有开放结构框架的储钠正极材料，例如层状
/
隧道型过渡金属氧化物
、
聚阴离子化合物
、
普鲁士蓝化合物和有机材料等
。
其中，具有三维主体骨架和多离子迁移通道的钠超离子导体型
(NASICON)
聚阴离子磷酸盐
Na3V2(PO4)3(NVP)
已被公认为最有前景的
SIBs
正极候选物之一
。NVP
不仅具有良好的
Na
+
扩散通道和插入
/
脱出过程中体积变化小等特点，还表现出
3.4V
的高电压平台和
117mAh g
‑1的高理论比容量
。
因此，
NVP
有望成为未来
SIBs
的电极材料
。
尽管
NVP
在应用中具有广阔的前景，但由于
V
元素的成本较高且具有毒性，所以使用成本更低且对环境无害的活性元素去替代
V
仍然很重要
。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的储钠正极材料需要使用大量的钒源，成本较高，由于
V
元素具有毒性，增加了环境污染
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料
、
制备方法及应用
。
[0006]本专利技术是这样实现的，一种富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料的制备方法包括：
[0007]步骤一，用电子分析天平称取一定比例的钠源
、
钒源
、
锰源
、
磷源
、
碳源，并将其加入装有有机溶剂的不锈钢球磨罐中，将不锈钢球磨罐放入高能球磨机中在一定的球磨转数和时间下进行球磨，得到富钠结构的磷酸锰钒钠复合物的浆料；
[0008]步骤二，将上述获得的磷酸锰钒钠浆料转移到喷雾干燥机中进行喷雾造粒，获得磷酸锰钒钠前驱体；
[0009]步骤三，对步骤二所得的前驱体在充满氩气的管式炉内进行预烧结处理，随后自然降温冷却；
[0010]步骤四，将步骤三中样品取出在研钵中研磨
0.5h
，随后对研磨后样品在氩气气氛下进行终烧结，等自然降温冷却得到富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料
。
[0011]进一步，步骤一中，所述钠源
、
钒源
、
锰源
、
磷源的摩尔比为
3.1
～
4.0
：1～
1.9
：
0.1
～1：
2.9
～
3.1
，所述碳源与钒源的摩尔比为1～4：
2。
[0012]进一步，步骤一中，所述钒源包括五氧化二钒
、
三氧化二钒
、
偏钒酸铵
、
氯化钒中的
至少一种；
[0013]所述钠源包括碳酸钠
、
碳酸氢钠
、
磷酸二氢钠
、
醋酸钠中的至少一种；
[0014]所述磷源包括磷酸二氢铵
、
磷酸铵
、
磷酸二氢钠
、
磷酸中的至少一种；
[0015]所述锰源包括碳酸锰
、
乙酸锰
、
硝酸锰
、
草酸锰
、
二氧化锰中的至少一种；
[0016]所述碳源包括葡萄糖
、
淀粉
、
蔗糖
、
柠檬酸中的至少一种；
[0017]所述有机溶剂包括无水乙醇
、
丙酮
、
醋酸乙酯中的至少一种
。
[0018]进一步，步骤一中，所述步骤一不锈钢球磨罐中的固含量为
30
％～
50
％，球磨转速为
300
～
1000rpm
，球磨时间为3～
72h。
[0019]进一步，步骤二中，所述喷雾干燥机为气流式喷雾干燥机，所述喷雾干燥机的进风温度为
100
～
250℃、
出风温度为
70
～
120℃。
[0020]进一步，步骤三中，所述预烧结处理中的温度为
200
～
500℃
，时间为2～
5h
，升温速度为2～
5℃/min。
[0021]进一步，步骤四中，所述终烧结过程中的温度为
500
～
1000℃
，时间4～
12h
，升温速度为2～
5℃/min。
[0022]本专利技术的另一目的在于提供一种富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料，所述富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料的化学式为：
Na
3+x
V2‑
x
Mn
x
(PO4)3/C
，其中
0.1≤x≤1
，所述富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料的颗粒形状为球形，粒径为1～
10
μ
m。
[0023]本专利技术的另一目的在于提供一种利用所述的富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料作为正极材料制备的钠离子电池
。
[0024]进一步，所述钠离子电池的制备方法包括：
[0025]将
Na
3+x
V2‑
x
Mn
x
(PO4)3/C、
乙炔黑
、PVDF
按照质量比8：1：1混合浆化，涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤一，将钠源
、
钒源
、
锰源
、
磷源
、
碳源按照比例加入装有有机溶剂的不锈钢球磨罐中，将不锈钢球磨罐放入高能球磨机中进行球磨，得到富钠结构的磷酸锰钒钠复合物的浆料；步骤二，将上述获得的磷酸锰钒钠浆料转移到喷雾干燥机中进行喷雾造粒，获得磷酸锰钒钠前驱体；步骤三，对步骤二所得的前驱体在氩气气氛下进行预烧结处理，随后自然降温冷却；步骤四，将步骤三中样品取出在研钵中研磨
0.5h
，随后对研磨后样品在氩气气氛下进行终烧结，等自然降温冷却得到富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料
。2.
如权利要求1所述的富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述钠源
、
钒源
、
锰源
、
磷源的摩尔比为
3.1
～
4.0
：1～
1.9
：
0.1
～1：
2.9
～
3.1
，所述碳源与钒源的摩尔比为1～4：
2。3.
如权利要求1所述的富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述钒源包括五氧化二钒
、
三氧化二钒
、
偏钒酸铵
、
氯化钒中的至少一种；所述钠源包括碳酸钠
、
碳酸氢钠
、
磷酸二氢钠
、
醋酸钠中的至少一种；所述磷源包括磷酸二氢铵
、
磷酸铵
、
磷酸二氢钠
、
磷酸中的至少一种；所述锰源包括碳酸锰
、
乙酸锰
、
硝酸锰
、
草酸锰
、
二氧化锰中的至少一种；所述碳源包括葡萄糖
、
淀粉
、
蔗糖
、
柠檬酸中的至少一种；所述有机溶剂包括无水乙醇
、
丙酮
、
醋酸乙酯中的至少一种
。4.
如权利要求1所述的富钠结构的磷酸锰钒钠
/
碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述步骤一不锈钢球磨罐中的固含量为
30
％～
50
％，球磨转速为
300
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，腾进晗，赵晓东，唐鑫，谢科予，张开波，
申请(专利权)人：成都钠诚新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：