【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池正极材料，具体涉及一种碳气凝胶、钒和锰协同掺杂钠离子电池正极材料的制备方法。
技术介绍
1、正极材料是影响钠离子电池关键性能指标的关键，也是推动钠离子电池的实用化的关键。目前代表性的正极材料是层状氧化物、普鲁士蓝及聚阴离子类，其结构特性和优缺点如表1所示。三类正极材料中，聚阴离子型化合物具有结构稳定、功率特性好、循环性能好及电压平台高等特点，一直受到广泛关注。
2、nafepo4拥有较高的理论比容量(154mah·g-1)和良好的工作电压，这使得它作为钠离子电池正极材料特别有吸引力。nafepo4有橄榄石结构和磷铁钠矿结构，橄榄石结构有钠离子扩散通道，但热力学不稳定，制备工艺繁琐；而磷铁钠矿结构热力学稳定，但没有钠离子扩散通道。如何通过简单方法制备高电化学性能的nafepo4是目前亟待解决的热点问题。此外，nafepo4具有不良的导电性和有限的离子扩散，活性材料在充/放电过程中极易被破坏，导致其倍率性能和循环稳定性较差。
技术实现思路
1、基于上述背景问题，本专利技术旨在提供一种碳气凝胶、钒和锰协同掺杂钠离子电池正极材料的制备方法，包括：
2、1)称量一定质量的醋酸亚锰,醋酸亚铁和草酸氧钒；混入有机溶液,滴加还原剂抗坏血酸并搅拌2-20h,溶解混合均匀；有机溶剂为正丁醇、正戊醇、正己醇、环己醇、环戊醇的一种；按体积比计，有机溶剂与水的体积比为
3、1-10；按摩尔比计：na：fe：v：mn：p＝1：(1-x-y)：x：y：
4、0.01<x<0.2,0.2<y<0.4；醋酸亚锰,醋酸亚铁和草酸氧钒的浓度控制在
5、0.02-2mol/l；抗坏血酸的浓度控制在0.01-0.1mol/l；
6、2)称量一定质量的碳气凝胶；投入步骤1)的产物中，搅拌分散；碳气凝胶为聚氰酸酯的改性碳化产物，改性剂为葡萄糖、尿素、柠檬酸和抗坏血酸的一种；按质量比计，改性剂：聚氰酸酯的质量比＝1：(1-5)，改性碳气凝胶：磷酸铁钒锰钠＝1：(20-100)；
7、3)在步骤2)的产物中，逐步滴加磷酸二氢钠和醋酸钠溶液，搅拌1-20h；
8、磷酸二氢钠和醋酸钠溶液的浓度控制在0.02-2mol/l；
9、4)将步骤3)的产物装入反应釜，利用水热法，在120-250℃、放置2-20h；
10、然后喷雾、干燥；
11、5)将步骤4)的产物在惰性气体和氢气混合气保护下，300-800℃恒温2-10h；
12、得到碳气凝胶、钒和锰协同掺杂钠离子电池正极材料。
13、本专利申请采用水热合成,有机铁源、有机钒源和有机锰源在改性碳气凝胶表面自组装,通过有机溶剂和水的体积比,调控磷酸铁钒锰钠在改性碳气凝胶表面自组装的速率；再高温烧结,实现纳米磷酸铁钒锰钠分散在改性碳气凝胶表面,构筑微纳结构的磷酸铁钒锰钠/碳气凝胶复合材料；特别说明：钒锰协同替代铁,形成非晶相磷酸铁钒锰钠,有助于电荷分布无序和位错滑移，提高了材料的热稳定性。另外,纳米尺寸和改性碳气凝胶提升了材料的导电性。采用葡萄糖、尿素、柠檬酸和抗坏血酸,改性碳气凝胶,增加碳气凝胶表面的官能团,有助于牵引阳离子在改性碳气凝胶表面组装。
14、与现有技术相比，本专利技术实施例至少具有以下效果：
15、1.本专利技术工艺简单、操作方便、因此可应用于工业化生产；有机溶液可以回收循环利用。
16、2.改性炭气凝胶导电性好、比表面积大,表面有官能团,牵引磷酸铁钒锰钠在其表面自组装。
17、3.构建有机溶剂/水和改性炭气凝胶的水解沉积环境；有机金属盐、磷酸二氢钠和醋酸钠自组装,均匀沉积在改性炭气凝胶表面。有机溶剂易除去,可以循环利用；制备过程不掺入其它阴离子,有利于在烧结中得到晶形完好的钠电池正极材料。
18、4.碳气凝胶、钒和锰协同掺杂铁,提高了钠电池正极材料的结构稳定性和导电性。
19、5.采用本专利申请制备的钠离子正极材料具有很高的比容量、倍率性能和循环寿命。
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1.一种碳气凝胶、钒和锰协同掺杂钠离子电池正极材料的制备方法，包括：
【技术特征摘要】
1.一种碳气凝胶、钒和锰协同掺杂钠...
【专利技术属性】
技术研发人员：褚乙灿，刘建波，李超，姚振东，张晶晶，吕春菊，范美强，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
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