【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料，具体为一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球范围内对太阳能和风能等可再生能源的日益重视，人们对高性能电化学能源存储和转换装置的需求迅速增长。虽然锂离子电池目前在电动汽车和便携式设备等领域上取得了巨大的成功，但锂资源的高昂成本和分布的不均匀性使其很难满足大规模储能系统的需求。钠离子电池由于其原材料较高的地壳丰度和低廉的成本，被认为是有前途的储能材料之一。
2、正极材料的容量是决定整个电池容量的关键因素，在新型钠离子电池正极材料的开发中，由于聚阴离子型化合物中存在着很强的x-o共价键，使得其具备良好的结构稳定性和热力学稳定性，并且在电化学测试中也表现出优异的电化学储钠性能，受到人们的广泛研究。kim等人最早通过热氮化法制备了氮化三磷酸多晶钒三钠正极材料(m.w.kim,s.j.kim.,synchrotron powder study of na3v(po3)3n,acta cryst.(2013).e69,i34[doi:10.1107/s1600536813012427]),由于n的存在会产生强烈的感应效应，使相邻v原子之间的静电斥力增强，从而在脱/插入钠时实现更高的工作电压，这一发现引起了人们的广泛关注。
3、但是通常制备此类材料需要在烧结过程中持续通入氨气，这给生产带来了一定的危险，同时高价钒离子对人体具有毒性并且成本较高，这也给商业化应用带来一定的困难，如何降低生产危险，同时采用非毒性且低成本的过渡金属离子替代部分或全部钒离子是目前该材料的
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料及其制备方法，该方法可以显著降低材料的成本，提高材料制备和使用过程中的安全性，所制材料循环性好，比容量较高，制造成本低廉并且制造设备简单。
3、(二)技术方案
4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
5、一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，包括以下步骤：
6、步骤一，按照柠檬酸与过渡金属以1:1的化学计量比将柠檬酸溶解于去离子水中，按照化学式摩尔配比加入v源，并在磁力搅拌器中搅拌，得到溶液1；
7、步骤二，按照化学式摩尔配比将cr源加入溶液1中，并将抗坏血酸与过渡金属以1:2的摩尔比例加入溶液1中，搅拌得到溶液2；
8、步骤三，按照化学式摩尔配比将na源和p源加入到溶液2中，同时将溶有12wt％聚乙烯吡咯烷酮的去离子水溶液滴加到混合溶液中,对上述混合溶液进行磁力搅拌得到溶液3；
9、步骤四，将尿素与过渡金属以5:1的摩尔比例加入到溶液3中，继续对上述溶液进行磁力搅拌，使水分蒸发后得到干凝胶前驱体；
10、步骤五，将干凝胶前驱体置于真空烘箱中干燥过夜，干燥后得到干凝胶，取出干凝胶充分研磨，致其变成粉末状，然后将粉末状前驱体用模具进行压片成型得到前驱体压片；
11、步骤六，将尿素研磨成粉末，并用模具进行压片成型得到尿素压片；
12、步骤七，将步骤五中所述前驱体压片和步骤六中所述尿素压片一同放于试管中，并进行真空密封处理；
13、步骤八，将步骤七真空密封处理的试管置于马弗炉中高温保温，再取出自然冷却至室温，得到所述正极材料。
14、进一步的，步骤一中，所述在磁力搅拌器中搅拌的温度为80℃恒温，搅拌时间为1.5小时。
15、进一步的，步骤二中，所述搅拌的温度为80℃，搅拌时间为15分钟。
16、进一步的，步骤三中，所述磁力搅拌的温度为80℃，搅拌时间为15分钟。
17、进一步的，步骤四中，所述磁力搅拌的温度为80℃。
18、进一步的，步骤五中，将所述干凝胶前驱体置于真空烘箱中干燥过夜的温度为120℃。
19、进一步的，步骤八中，将所述真空密封处理的试管置于马弗炉中高温保温的温度为700～750℃，保温时间为24～36小时。
20、进一步的，所述模具均为ф25mm模具。
21、本专利技术还提供一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料，由上述制备方法制备而成，其结构组成为：na3crxv1-x(po3)3n,0.5≤x≤1。
22、(三)有益效果
23、本专利技术提供了一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料及其制备方法，具备以下有益效果：
24、1、本专利技术通过提供一种铬掺杂或替代氮三磷酸多晶钒三钠聚阴离子正极材料，省去了材料制备过程中持续通入氨气的过程，显著降低了操作成本，提高生产安全性，并且实施较为便捷。
25、2、本专利技术降低了v源的用量，降低了原材料的成本，并且提高了操作的安全性。
26、3、通过本专利技术制备方法所制得的材料循环性好，比容量较高，制造成本低廉并且制造设备简单。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤一中，所述在磁力搅拌器中搅拌的温度为80℃恒温，搅拌时间为1.5小时。
3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤二中，所述搅拌的温度为80℃，搅拌时间为15分钟。
4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤三中，所述磁力搅拌的温度为80℃，搅拌时间为15分钟。
5.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤四中，所述磁力搅拌的温度为80℃。
6.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤五中，将所述干凝胶前驱体置于真空烘箱中干燥过夜的温度为120℃。
7.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤八中，将所述真空密封处理的试管置于马弗炉中高温
8.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：所述模具均为Ф25mm模具。
9.一种一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料，由权利要求1-8任意一项制备而成，其结构组成为：Na3CrxV1-x(PO3)3N,0.5≤x≤1。
...【技术特征摘要】
1.一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤一中，所述在磁力搅拌器中搅拌的温度为80℃恒温，搅拌时间为1.5小时。
3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤二中，所述搅拌的温度为80℃，搅拌时间为15分钟。
4.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤三中，所述磁力搅拌的温度为80℃，搅拌时间为15分钟。
5.根据权利要求1所述的一种氮掺杂钠离子电池聚阴离子正极材料制备方法，其特征在于：步骤四中，所述磁力搅拌...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈明哲，王雨秋，李佳奇，梁子欣，金煜沁，喻斌恺，周丽敏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。