【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料，尤其涉及一种氮化钒修饰磷酸钒钠材料的制备方法。
技术介绍
1、能源在人类历史上一直支持和推动着文明的演变，而煤炭、石油和天然气等化石燃料是过去几十年来推动工业发展和提高人民生活质量的主要动力源。然而，化石燃料燃烧和废气的排放损害了自然环境和公众健康，同时随着化石燃料的耗尽和能源消耗超过生产，最终将出现巨大的能源短缺。因此，收集太阳能、风能和生物质能等可再生能源已成为研究热点。但是这些可再生能源的间歇性给能源管理带来了挑战，因此发展可再生能源至关重要。到目前为止，储能主要依赖于电池和超级电容器，它们各有长处。超级电容器依赖于电极材料和电解质之间界面的电荷积累，因此电极材料中的比表面积决定了器件的容量。所以探索新的正极类别和改进已知材料是工业界和学术界的主要途径。目前，正极主要集中在钒、铁、钴、镍和锰基材料上，钒元素在大陆地壳中的丰度相当高，在所有已知元素中的丰度等级为第20位，因此实际应用的成本相对较低。随着能源技术的日益发展，钒化合物，如五氧化二钒、磷酸钒锂，磷酸钒钠等由于其稳定的晶体结构、高的理论容量和优异的循环稳定性，已被研究作为二次电池的正极材料。磷酸钒钠，其开放且稳定的nasicon框架可实现钠离子的快速脱嵌。然而，在钠离子发生脱嵌的过程中，这种相对稳定的共顶点结构会产生较大的体积变化，结构中的vo6和po4单元易发生畸变而发生结构坍塌。其次，磷酸钒钠自身本征电导率较低的特性，使得磷酸钒钠在钠离子电池商业化进程中的应用仍面对很多挑战。
技术实现思路
2、本专利技术采用以下技术方案实现：本方案提出的氮化钒修饰磷酸钒钠材料的制备方法，包括如下步骤：
3、称取1-4g氧化钒，2-6g柠檬酸置于烧杯中，加入200-500ml去离子水，加热并搅拌，溶液变为蓝色，关闭加热；
4、再次称取0.5-2.5g磷酸氢钠加入溶液，继续搅拌，再将溶液置于烘箱中40-120℃加热6-24h，得绿色固体；
5、将绿色固体置于管式炉中，在氩气气氛中，以升温速率1-5℃/min升温至350-1200℃，保温5-24h最后降至室温，得到黑色的氮化钒修饰磷酸钒钠固体粉末，且氮化钒修饰在磷酸钒钠表面。
6、优选的，在氧化钒和磷酸氢钠物质的量比为5:12的条件下，相应增加二者的用量，可实现大量合成。
7、本专利技术提出的氮化钒修饰磷酸钒钠材料的应用，其能够与碳黑，聚偏二氟乙烯混合制得电池正极材料使用。
8、本专利技术提出的氮化钒修饰磷酸钒钠电极材料的制备方法，其包括如下步骤：
9、取适量氮化钒修饰磷酸钒钠固体粉末、碳黑、聚偏二氟乙烯备用；
10、先将氮化钒修饰磷酸钒钠固体粉末与碳黑混合研磨均匀后，加入聚偏二氟乙烯与适量溶剂n-甲基吡咯烷酮，研磨均匀后将其均匀涂覆在铝箔上，再将其放入真空干燥箱80-100℃下干燥10-12h制得所需电池正极。
11、优选的，在所述氮化钒修饰磷酸钒钠固体粉末、碳黑、聚偏二氟乙烯的质量比为7:2:1下，增加三者用量可以大量制得电池正极。
12、本专利技术提出的一种电池，其具有上述方案提出氮化钒修饰磷酸钒钠电极材料。
13、本专利技术还提出了利用氮化钒修饰磷酸钒钠电极材料制作电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
14、采用氮化钒修饰磷酸钒钠正极材料值得的极片作为正极片，钠片为负极组装成扣式电池，进行充放电测试；电池组装的过程是正极壳、极片、电解液、隔膜、钠片、垫片、弹簧片、负极壳，然后利用纽扣电池封口机将电池压紧，保证正负极接触良好，该电池用作循环和倍率测试。
15、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：
16、本专利技术采用溶胶-凝胶法制备前驱体，多步煅烧合成氮化钒修饰的磷酸钒钠固体粉末的方法，操作简单高效，可实现大量合成，在实际大规模工业应用中具有较广阔的应用前景。
17、本专利技术制备的氮化钒修饰的磷酸钒钠固体粉末与纯磷酸钒钠相比具有良好的电导率，所制备的电池展现出高比容量、优异循环稳定性和倍率性能。
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1.氮化钒修饰磷酸钒钠材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的氮化钒修饰磷酸钒钠材料的制备方法，其特征在于，在氧化钒和磷酸氢钠物质的量比为5:12的条件下，相应增加二者的用量，可实现大量合成。
3.如权利要求1-2任意一项所述的氮化钒修饰磷酸钒钠材料的应用，其特征在于，与碳黑，聚偏二氟乙烯混合制得电池正极材料使用。
4.如权利要求3所述的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的应用方法，其特征在于，在所述氮化钒修饰磷酸钒钠固体粉末、碳黑、聚偏二氟乙烯的质量比为7:2:1下，增加三者用量可以大量制得电池正极。
6.一种电池正极材料，其特征在于，采用如权利要求4-5任意一项所述的方法制得。
7.一种电池，其特征在于，具有采用如权利要求6所述的电池正极材料。
8.一种如权利要求7所述的电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.氮化钒修饰磷酸钒钠材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的氮化钒修饰磷酸钒钠材料的制备方法，其特征在于，在氧化钒和磷酸氢钠物质的量比为5:12的条件下，相应增加二者的用量，可实现大量合成。
3.如权利要求1-2任意一项所述的氮化钒修饰磷酸钒钠材料的应用，其特征在于，与碳黑，聚偏二氟乙烯混合制得电池正极材料使用。
4.如权利要求3所述的应用方法，其特征在于，包括如...
【专利技术属性】
技术研发人员：高山，沈健，张瑞利，李晶晶，宫梓翔，胡延文，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：
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