【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鋰電池，具體涉及電池正極材料及其制備方法與應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、鈉離子電池具有原材料儲(chǔ)量豐富、成本低、安全環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在儲(chǔ)能和低速車市場(chǎng)有廣闊的前景。鈉電池的正極材料主要有過渡金屬氧化物、普魯士藍(lán)化合物和聚陰離子型化合物三大類。其中，聚陰離子型化合物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比容量高、工作電壓高等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。氟磷酸釩鈉（na3v2(po4)2f3），具有鈉超離子導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其優(yōu)異的穩(wěn)定性和快速的鈉離子擴(kuò)散通道、高胞間隙，吸引了人們的廣泛關(guān)注和研究。并且由于nvpf?中的?f—v?鍵具有強(qiáng)離子性，使得?nvpf具有高輸出電壓和高能量密度，作為鈉離子電池最有發(fā)展?jié)摿Φ恼龢O之一。
2、但其nvpf?結(jié)構(gòu)中的?[po4]四面體將[v2o8f3]雙八面體隔開，導(dǎo)致其本征電導(dǎo)率偏低，倍率性能不佳，有必要對(duì)其進(jìn)行修飾改善。
3、常用的合成方法為固相法、?溶膠–凝膠法、噴霧干燥法、水熱/溶劑熱法和靜電紡絲法等。其中，噴霧干燥法成本相對(duì)不高，耗時(shí)短，易于規(guī)模化?連續(xù)生產(chǎn)，具有很高的商業(yè)化前景，但局限于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有分級(jí)結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還需要進(jìn)一步探究。因此，本專利技術(shù)由此而來。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)上述存在的技術(shù)問題之一，本專利技術(shù)目的是：提供電池正極材料及其制備方法與應(yīng)用。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：
3、本專利技術(shù)的其中一個(gè)目的在于提供一種電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：
4、前驅(qū)體溶液配制：按na、v、p、f摩爾
5、噴霧干燥：將得到的前驅(qū)體溶液噴霧干燥，噴霧條件：入口溫度控制為210℃，出口溫度控制為110℃，進(jìn)料速度為25ml/min，氣壓為4bar；
6、燒結(jié)：將噴霧干燥的產(chǎn)物與氫氧化鉀、聚多巴胺以1:0.5:1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比混合均勻，采用輥道爐，在氮?dú)夥諊隆?50℃溫度下預(yù)燒結(jié)5h并保溫，退火溫度120-150℃退火后在氮?dú)鈿夥障录訜嵘郎刂?00℃并保溫8h，加熱速率為2℃/min，制得鉀離子摻雜碳包覆的氟磷酸釩鈉(na3v2(po4)2f3)微球，所述的鉀離子摻雜碳包覆的氟磷酸釩鈉微球即為所述的電池正極材料。
7、優(yōu)選地，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，所述溶液2制備步驟中的所述螯合劑/碳源包括氨基羧酸類和羥基羧酸類，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮，所述氨基羧酸類、羥基羧酸類和聚乙烯吡咯烷酮的摩爾比為(0.5-1.0):?(0.5-1.5):(0.5-1.0)，且所述氨基羧酸類與所述釩源的摩爾比為1:?(5-15)。
8、優(yōu)選地，所述氨基羧酸類為乙二胺四乙酸(edta)、氨基三乙酸(nta)和二亞乙基三胺五乙酸(dtpa?)的任意一種；
9、所述羥基羧酸類為檸檬酸（ca）、酒石酸（ta）和葡萄糖酸（ga）的任意一種。
10、優(yōu)選地，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，所述釩源為v2o3、navo3、na3vo4、vo3或nh4vo3中的至少一種；和/或
11、所述鈉鹽為naoh、nano3、na2co3、naf、nahpo4、chcoona中的至少一種；和/或
12、所述磷酸鹽為nh4h2po4、(nh4)2hpo4、(nh4)3po4、nah2po4、na2hpo4、na3po4中的至少一種；和/或
13、所述氟鹽為naf、nh4f中的至少一種。
14、優(yōu)選地，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，研磨后前驅(qū)體溶液中的粒徑為100nm～4um。
15、優(yōu)選地，所述噴霧干燥步驟中，噴霧干燥后的粉體的粒徑為10～25um。
16、優(yōu)選地，所述燒結(jié)步驟中，高溫?zé)Y(jié)后的得到的鉀離子摻雜碳包覆的氟磷酸釩鈉微球的粒徑為10～25um。
17、優(yōu)選地，所述燒結(jié)步驟中，在制得鉀離子摻雜碳包覆的氟磷酸釩鈉微球后還包括水洗超聲干燥的步驟，以去掉多余的氫氧化鉀和聚多巴胺；
18、其中，超聲條件：超聲功率為100w，超聲頻率為20khz；干燥條件：溫度120℃、時(shí)間為24h。
19、本專利技術(shù)的另一個(gè)目的在于提供上述任一項(xiàng)的制備方法制得的電池正極材料在鈉離子電池中的應(yīng)用。
20、本專利技術(shù)還有一個(gè)目的在于提供一種鈉離子電池，以上述任一項(xiàng)所述的制備方法制得的電池正極材料為活性材料，導(dǎo)電炭黑和納米管作為復(fù)合導(dǎo)電劑，聚偏二氟乙烯為粘結(jié)劑，n-甲基吡咯烷酮為溶劑制得；所述的鈉離子電池的制備方法包括：活性材料、導(dǎo)電炭黑、碳納米管、聚偏二氟乙烯(pvdf)按照質(zhì)量比為83:6:1:10充分混合后，加入n-甲基吡咯烷酮（nmp）中，固含量為70%，混合均勻；涂覆在涂碳鋁箔上，面密度控制在2.0～3.0mg/cm2；采用對(duì)輥機(jī)輥壓，壓實(shí)密度為2.7-2.9?g/cm3，真空干燥箱100℃干燥24h后裁成小圓片，與鈉片、聚乙烯隔膜組裝成扣式電池。
21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：
22、通過噴霧干燥法利用氫氧化鉀對(duì)氟磷酸釩鈉的表面高溫處理，摻雜進(jìn)部分鉀離子均勻分布并形成多孔的碳結(jié)構(gòu)，提高了氟磷酸釩鈉的電子導(dǎo)電率，降低材料內(nèi)阻，表面碳包覆提高了鋰離子的遷移速率，提高倍率性能。噴霧干燥法工藝簡(jiǎn)單且適合量產(chǎn)推進(jìn)。
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1.一種電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，所述溶液2制備步驟中的所述螯合劑/碳源包括氨基羧酸類和羥基羧酸類，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮，所述氨基羧酸類、羥基羧酸類和聚乙烯吡咯烷酮的摩爾比為(0.5-1.0):?(0.5-1.5):(0.5-1.0)，且所述氨基羧酸類與所述釩源的摩爾比為1:?(5-15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述氨基羧酸類為乙二胺四乙酸、氨基三乙酸和二亞乙基三胺五乙酸的任意一種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，所述釩源為V2O3、NaVO3、Na3VO4、VO3或NH4VO3中的至少一種；和/或
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，研磨后前驅(qū)體溶液中的粒徑為100nm～4um。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述噴霧干燥步驟中，噴霧干燥后的粉體的粒徑為10～25um。
7.根據(jù)權(quán)利要求
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)步驟中，在制得鉀離子摻雜碳包覆的氟磷酸釩鈉微球后還包括水洗超聲干燥的步驟，以去掉多余的氫氧化鉀和聚多巴胺；
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的電池正極材料在鈉離子電池中的應(yīng)用。
10.一種鈉離子電池，其特征在于，以權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備方法制得的電池正極材料為活性材料，導(dǎo)電炭黑和納米管作為復(fù)合導(dǎo)電劑，聚偏二氟乙烯為粘結(jié)劑，N-甲基吡咯烷酮為溶劑制得；所述的鈉離子電池的制備方法包括：活性材料、導(dǎo)電炭黑、碳納米管、聚偏二氟乙烯按照質(zhì)量比為83:6:1:10充分混合后，加入N-甲基吡咯烷酮中，固含量為70%，混合均勻；涂覆在涂碳鋁箔上，面密度控制在2.0～3.0mg/cm2；采用對(duì)輥機(jī)輥壓，壓實(shí)密度為2.7-2.9?g/cm3，真空干燥箱100℃干燥24h后裁成小圓片，與鈉片、聚乙烯隔膜組裝成扣式電池。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，所述溶液2制備步驟中的所述螯合劑/碳源包括氨基羧酸類和羥基羧酸類，所述分散劑為聚乙烯吡咯烷酮，所述氨基羧酸類、羥基羧酸類和聚乙烯吡咯烷酮的摩爾比為(0.5-1.0):?(0.5-1.5):(0.5-1.0)，且所述氨基羧酸類與所述釩源的摩爾比為1:?(5-15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述氨基羧酸類為乙二胺四乙酸、氨基三乙酸和二亞乙基三胺五乙酸的任意一種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，所述釩源為v2o3、navo3、na3vo4、vo3或nh4vo3中的至少一種；和/或
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)體溶液配制步驟中，研磨后前驅(qū)體溶液中的粒徑為100nm～4um。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述噴霧干燥步驟中，噴霧干燥后的粉體的粒徑為10～25um。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李錢歡，胡琪卉，王迪，李艷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：泰鼎新能源浙江有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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