【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池电极材料，涉及一种钠离子电池正极材料，具体涉及一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法。
技术介绍
1、随着人类社会的快速发展，能源短缺和环境污染问题变得越来越突出。在过去的几十年，科研人员一直致力于发展太阳能、风能和其他可再生能源。然而，可再生能源的时空限制也给电网负荷带来了巨大的挑战。为了解决该问题，大规模储能技术成为了一个重要的研究领域。其中，锂离子电池因其性能优越、能量密度高、功率密度大、输出电压高等优点，占据市场主导地位。然而，锂离子电池仍面临安全隐患大、成本高、资源有限等问题，难以实现大规模能源储存。因此，迫切需要开发一种资源丰富、环境友好、性能优异的新储能技术。
2、钠和锂位于同一主族，具有相似的物理和化学性质，故钠离子电池的工作方式类似于锂离子电池，并且适配于现有的大部分锂离子电池生产设备。钠资源储量丰富、地理分布均匀，可以不断的从海水中提取。另外，钠离子电池的集流体可以选择便宜的铝箔代替铜箔，进一步降低钠离子电池的成本。因此，钠离子电池是锂离子电池最有前途的替代品，适合应用于大规模的能量存储。
3、正极材料是直接影响钠离子电池性能的关键因素。因此，科研人员主要致力于设计和制备有利于钠离子的可逆脱出和嵌入的新型正极材料。目前报道的储钠正极材料主要有层状金属氧化物、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝化合物。层状金属氧化物具有很高的比容量、易于合成，但其循环性能很差，且耐过充性能和热稳定性能差。普鲁士蓝化合物具有开放式框架结构、较大的离子通道和晶格间隙，是出色的储钠材料。然而，受晶格
4、其中，具有nasicon(快离子导体)结构的氟磷酸钒钠因具有工作电位高、理论容量高、循环和热稳定性能优异、易于制备等优点，从众多聚阴离子型化合物中脱颖而出，成为近年来的研究热点。然而，它仍然存在一些缺点，如电子导电性差、结构应力大等。
5、因此，如何提供一种简单、安全可靠、性能优异的氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术公开提供了一种简单、高效、成本低、安全可靠的氟磷酸钒钠基正极材料及其制备方法。
2、需要说明的是，本专利技术提出了一种新的水系反应体系，具体以植酸作为磷源、偏钒酸铵作为钒源、氟化钠作为钠源与氟源，其中v：p：na：f的摩尔比2：2～3：3：3，该植酸-偏钒酸铵-氟化钠水系反应体系可通过高温/高压水热法或微波水热法、低温水/油浴常压加热法等不同方法成功合成氟磷酸钒钠基正极材料。针对氟磷酸钒钠电子导电性差的问题，易于通过在该植酸-钒酸铵-氟化钠水系反应体系中引入高导电的碳纳米管或石墨烯，或者引入有机物作为碳源，通过惰性气氛下煅烧实现碳复合，从而制备高导电性、高性能的氟磷酸钒钠/碳基复合材料。所制备的电极材料表现出了较高的储钠比容量、优异的循环性能和倍率性能。本专利技术所采用原料廉价易得，生产工艺简单、生产时间短、生产成本低等优点，所制备的氟磷酸钒钠粒径均匀，电化学性能优异，适合于工业化生产与应用。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、本专利技术第一个技术目的在于提供一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，旨在提供多种工艺简单、重复性好、成本低廉、环境友好、可进行大规模推广的制备方法。
5、本专利技术公开的一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，以植酸c6h18(po4)6作为磷源，偏钒酸铵nh4vo3作为钒源，氟化钠naf作为氟源和钠源，通过水热法制备，制备步骤为：
6、(1)称取钒源、磷源、钠源、氟源，v、p、na、f的摩尔比为2：2～3：3：3，混合溶于去离子水中，搅拌均匀，得到氟磷酸钒钠前驱体溶液；
7、(2)将步骤(1)溶液转移于水热釜中，将水热釜放置于烘箱中高温水热，冷却后经多次离心、洗涤、干燥得到浅绿色粉末；
8、(3)在惰性气体气氛下，将步骤(2)粉末转移坩埚中，将坩埚放置于管式炉中高温煅烧，后随炉自然冷却至室温，即得到所述的氟磷酸钒钠基正极材料。
9、本专利技术公开的一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，以植酸c6h18(po4)6作为磷源，偏钒酸铵nh4vo3作为钒源，氟化钠naf作为氟源和钠源，通过微波水热法制备，制备步骤为：
10、(1)称取钒源、磷源、钠源、氟源，v、p、na、f的摩尔比为2：2～3：3：3，混合溶于去离子水中，搅拌均匀，得到氟磷酸钒钠前驱体溶液；
11、(2)将步骤(1)溶液转移于微波水热釜中，将水热釜放置于微波水热合成仪中高温水热，冷却后经多次离心、洗涤、干燥得到浅绿色粉末；
12、(3)在惰性气体气氛下，将步骤(2)粉末转移坩埚中，将坩埚放置于管式炉中高温煅烧，后随炉自然冷却至室温，即得到所述的氟磷酸钒钠基正极材料。
13、本专利技术公开的一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，以植酸c6h18(po4)6作为磷源，偏钒酸铵nh4vo3作为钒源，氟化钠naf作为氟源和钠源，通过水/油浴常压加热制备，制备步骤为：
14、(1)称取钒源、磷源、钠源、氟源，v、p、na、f的摩尔比为2：2～3：3：3，混合溶于去离子水中，搅拌均匀，得到氟磷酸钒钠前驱体溶液；
15、(2)将步骤(1)溶液转移于反应容器内中，将其放置于水浴或油浴锅中恒温加热，冷却后经多次离心、洗涤、干燥得到浅绿色粉末；
16、(3)在惰性气体气氛下，将步骤(2)粉末转移坩埚中，将坩埚放置于管式炉中高温煅烧，后随炉自然冷却至室温，即得到所述的氟磷酸钒钠基正极材料。
17、可选地，步骤(1)中，可在氟磷酸钒钠前驱体溶液中引入碳源以制备氟磷酸钒钠/碳基复合材料；所述碳源为(氧化)石墨烯、碳纳米管等无机纳米碳，或者聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖等有机物碳源的任意一种或任意组合。
18、可选地，步骤(2)中，水热温度为150～250℃，水热时间为12～72h；进一步地，所述的水热温度为170～190℃，水热时间为12～48h。
19、可选地，步骤(2)中，水浴温度60-90℃或者油浴温度为80～120℃，加热时间为12～72h。
20、可选地，步骤(2)中，微波水热温度为120～200℃，微波水热时间为30～180min；进一步地，微波水热温度为150～190℃。
21、进一步的，所述的惰性气体为氩气、氮气、氢气的任意一种或任意的组合，所述的管式炉的升温速度为2～10℃/min，烧结温度为400～800℃，烧结时间为1～12h。
22、本专利技术的第二个技术目的在于提供利用上述方法制备的氟磷酸钒钠基正极材料。
23、本专利技术的第三个技术目的在于提供所述氟磷酸钒钠基正本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，以植酸C6H18(PO4)6作为磷源，偏钒酸铵NH4VO3作为钒源，氟化钠NaF作为氟源和钠源，通过水热法制备，制备步骤为：
2.一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，以植酸C6H18(PO4)6作为磷源，偏钒酸铵NH4VO3作为钒源，氟化钠NaF作为氟源和钠源，通过微波水热法制备，制备步骤为：
3.一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，以植酸C6H18(PO4)6作为磷源，偏钒酸铵NH4VO3作为钒源，氟化钠NaF作为氟源和钠源，通过水/油浴常压加热制备，制备步骤为：
4.根据权利要求1～3任一项所述氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，可在氟磷酸钒钠前驱体溶液中引入碳源以制备氟磷酸钒钠/碳基复合材料；所述碳源为导电纳米碳或有机物碳源，所述导电纳米碳包括(氧化)石墨烯、碳纳米管，所述有机物碳源包括聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖。
5.根据权利要求1所述氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，水热温度为150～250℃，水热时间为1
6.根据权利要求2所述氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，微波水热温度为120～200℃，微波水热时间为30～180min。
7.根据权利要求3所述氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，水浴温度60-90℃或油浴温度为80～120℃，加热时间为12～72h。
8.根据权利要求1～3任一项所述氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，惰性气体为氩气、氮气、氢气中的一种或任意的组合，管式炉的升温速度为2～10℃/min，烧结温度为400～800℃，烧结时间为1～12h。
9.一种如权利要求1～3任一项所述方法制备的氟磷酸钒钠基正极材料。
10.一种如权利要求1～3任一项所述方法制备的氟磷酸钒钠基正极材料或如权利要求9所述的氟磷酸钒钠基正极材料在钠离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，以植酸c6h18(po4)6作为磷源，偏钒酸铵nh4vo3作为钒源，氟化钠naf作为氟源和钠源，通过水热法制备，制备步骤为：
2.一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，以植酸c6h18(po4)6作为磷源，偏钒酸铵nh4vo3作为钒源，氟化钠naf作为氟源和钠源，通过微波水热法制备，制备步骤为：
3.一种氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，以植酸c6h18(po4)6作为磷源，偏钒酸铵nh4vo3作为钒源，氟化钠naf作为氟源和钠源，通过水/油浴常压加热制备，制备步骤为：
4.根据权利要求1～3任一项所述氟磷酸钒钠基正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，可在氟磷酸钒钠前驱体溶液中引入碳源以制备氟磷酸钒钠/碳基复合材料；所述碳源为导电纳米碳或有机物碳源，所述导电纳米碳包括(氧化)石墨烯、碳纳米管，所述有机物碳源包括聚乙烯吡咯烷酮、葡萄糖。
5.根据权利要求1所述氟...
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