【技术实现步骤摘要】
本申请涉及钠离子电池电极材料，特别涉及一种钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料、制备方法及应用。
技术介绍
1、发展可再生以及可持续的电化学储能技术是用于解决当前能源危机和环境污染问题的一种重要方法途径。锂离子电池(libs)作为高效的电化学储能技术之一，进一步推迟可预见的能源危机的到来。然而，由于锂资源短缺，分布不均匀，且伴随着商业上对libs不断增长的需求，导致成本较高，无法满足大规模储能的廉价要求。因此，研究无资源限制的钠离子电池将是较优的替代方案。
2、钠资源储量丰富，成本低，而且与锂具有类似的理化性质。正极材料在钠离子电池系统中起着至关重要的作用，决定着体系的能量密度等。目前，钠离子电池正极材料主要包括层状氧化物、普鲁士蓝以及聚阴离子类材料。
3、层状氧化物在脱嵌钠过程中存在着多级结构相变，晶格扭曲等问题，导致材料的稳定性下降。
4、普鲁士蓝类材料合成过程中结构中存在着10％以上晶格水，在高电位下会分解产生大量气体，造成电池鼓胀失效。
5、聚阴离子磷酸盐类材料具有稳定的3d框架结构、优异的电化学稳定性，是钠电正极的最佳选择。
6、钠超离子导体(nasicon)型的聚阴离子型正极材料氟磷酸钒钠(na3v2(po4)2f3)由于具有高电压平台(平均电压平台为3.95v)和高理论比容量(128ma h/g)而被认为是一种极有应用前景的钠离子电池正极材料。
7、但na3v2(po4)2f3的电子电导率差，导致其实际容量难以达到理论值，且倍率性能较差。目前，设计
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料、制备方法及应用，以解决相关技术中氟磷酸钒钠正极材料的电子电导率差的问题。
2、第一方面，提供了一种钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其包括：
3、将氟磷酸钒钠的水溶液中加入钾源和镁源，加热搅拌，以得到第一溶液；
4、蒸发掉所述第一溶液的水分，以获得干凝胶；
5、在惰性气体保护下，对所述干凝胶进行焙烧，以使钾原子取代部分钠原子，镁原子取代部分钒原子，得到钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料。
6、一些实施例中，所述方法还包括：将聚乙烯吡咯烷酮、钒源与碳源溶于水中，加热搅拌，得到第二溶液；向所述第二溶液中加入磷源、钠源和氟源，加热搅拌，得到氟磷酸钒钠的水溶液；
7、对所述干凝胶进行焙烧之前，所述方法还包括：在惰性气体保护下，对所述干凝胶进行预焙烧，以使所述碳源热解。
8、一些实施例中，所述钒源与碳源的摩尔比为1：(3～4.5)；
9、和/或，所述磷源、钠源和氟源的摩尔比为2:(3～3.3):(2.8～3)；
10、和/或，钒源和磷源的摩尔比为1:(0.8～1.2)；
11、和/或，所述预焙烧的温度为300～400℃，时间为2～4h；
12、和/或，在60～70℃下，加热搅拌30～50min，得到第二溶液；
13、和/或，在60～70℃下，加热搅拌10～20min，得到氟磷酸钒钠的水溶液。
14、一些实施例中，所述钒源包括五氧化二钒、偏钒酸氨和偏钒酸钠中的一种或多种；
15、和/或，所述碳源包括柠檬酸、草酸和葡萄糖中的一种或多种；
16、和/或，所述磷源包括磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸二氢钠中的一种或多种；
17、和/或，所述钠源包括氟化钠、乙酸钠、碳酸钠和硝酸钠中的一种或多种；
18、所述氟源包括氟化铵、氟化钠和氟化钾中的一种或多种。
19、一些实施例中，所述氟磷酸钒钠与钾源和镁源摩尔比为1：(0.1～0.2):(0.3～0.5)；
20、和/或，在60～70℃下，加热搅拌10～20min，得到第一溶液。
21、一些实施例中，蒸发掉所述第一溶液的水分，以获得干凝胶，具体包括：
22、将所述第一溶液加热搅拌，以形成湿凝胶；
23、真空条件下，对所述湿凝胶加热烘干，以得到干凝胶。
24、一些实施例中，在70～90℃下，加热搅拌，以形成湿凝胶；
25、和/或，烘干时间为20～24h，烘干温度为100～120℃。
26、一些实施例中，焙烧的温度为600～700℃，焙烧时间为6～8h；
27、和/或，所述钾源包括柠檬酸钾、氟化钾和氯化钾中的一种或多种；
28、和/或，所述镁源包括乙酸镁、硝酸镁和氯化镁中的一种或多种；
29、和/或，所述惰性气体为氩气或者氮气。
30、第二方面，提供了一种钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料，其采用如上任一所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法制备而成。
31、第二方面，提供了一种如上任一所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法制备的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料在钠离子电池正极材料中的应用。
32、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
33、本申请通过钾取代氟磷酸钒钠中部分钠原子，占据碱金属位，不会改变晶格结构且能够扩大钠离子通道，稳定3d框架且有利于钠离子扩散传输，防止充放电过程中的结构扭曲和内应力。通过镁掺杂过渡金属位点取代氟磷酸钒钠中部分钒原子，在v3+侧的mg2+的取代产生了空穴，从而提高了电子电导率。此外，无活性的mg2+不参与氧化还原反应，可以减轻晶体体积的变化，防止充放电循环时体积膨胀和晶体结构崩溃，从而提高氟磷酸钒钠正极材料的电化学循环性能，改善电子电导率。
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1.一种钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，其包括：
2.如权利要求1所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
4.如权利要求2所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
6.如权利要求1所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
8.如权利要求1所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
9.一种钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料，其特征在于：其采用如权利要求1至8任一所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法制备而成。
10.一种如权利要求1至8任一所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法制备的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极
...【技术特征摘要】
1.一种钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，其包括：
2.如权利要求1所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
4.如权利要求2所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
5.如权利要求1所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于：
6.如权利要求1所述的钾镁共掺改性的氟磷酸钒钠正极材料的制备...
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