氟磷酸钒钠/C双重修饰氟磷酸锰钠复合材料及制备和应用

摘要

本发明公开了一种Na3V2(PO4)2F3/C双重修饰Na2MnPO4F复合材料，其特征在于Na3V2(PO4)2F3利用溶胶凝胶法制备，碳材料来源于甘蔗渣，经高温煅烧获得。同时本发明还公开了该Na3V2(PO4)2F3/C双重修饰Na2MnPO4F复合材料的制备方法。该Na3V2(PO4)2F3/C双重修饰Na2MnPO4F复合材料具有更好的电化学性能，良好的电子电导性，比容量更高，电阻更小。这与Na3V2(PO4)2F3是快离子导体和生物质碳材料良好的导电性能有关。Na3V2(PO4)2F3/C双重修饰Na2MnPO4F复合材料可应用于锂钠混合离子电池正极材料。

说明书

技术领域

本发明属于锂钠混合离子电池正极材料制备技术领域，主要涉及一种Na

背景技术

近年来，作为储能设施的锂离子电池已逐步成为热门话题，对其的需求量也在增长。但是，地球上有限的锂资源对锂离子电池的发展和应用影响巨大。常规的锂离子电池正极材料是锂合金金属氧化物，然而，不同正极材料的性能相差很大。锂资源的缺乏和高成本严重妨碍了锂离子电池的快速发展。Na与Li同属碱金属元素，而且具备十分类似的物理化学性质。钠在地壳中的丰度2.32％，而锂元素的丰度仅为0.0065％，与锂离子化合物电极材料比较，钠基化合物最明显的优势是原材料丰富而且价钱便宜。因此，一些研究者将目光转移到钠基聚阴离子化合物上。研究表明，锂离子电池的正极材料也可以直接使用聚阴离子正极材料中的钠基氟化磷酸盐，打破了传统的锂离子电池正极材料必须为锂基化合物的概念。

钠基锂离子电池属于混合离子电池体系，与传统锂离子电池的充放电工作原理有所差异。因为钠基锂离子电池正极材料是混合的Li/Na插入机制，离子导电作用是由Li

钠基氟化磷酸盐体系化合物具备良好的电化学性能。首先，化合物中具备强电负性的氟元素能够适当提高充电和放电电压。其次，钠基氟化磷酸盐系化合物或许存在两个或多个电子转移，这对提高电池的比放电容量有很大帮助。最后，由于网络结构中四面体和八面体交替排列，聚阴离子化合物在结构上是稳定的。聚阴离子材料钠基氟磷酸盐包括Na

钠基氟磷酸盐正极材料Na

在前人研究中发现，利用快离子导体对聚阴离子型电极材料进行修饰改性后，由于快离子导体可为聚阴离子型电极材料提供三维离子快速传输通道，使得电极材料的离子电导率提高10

在本申请中，首先将甘蔗渣作为Na

发明内容

本发明的目的是：制备一种Na

发明思路：

发明思路：利用Na

本发明提出Na

一种Na

将甘蔗渣浸泡在盛有5％NaOH溶液的烧杯中，在80℃水浴锅中加热2小时后取出烧杯，置于室温下再将甘蔗渣浸泡4小时。随后取出预处理后的甘蔗渣，先用自来水清洗，再用蒸馏水清洗至pH为中性。将清洗后的甘蔗渣置于鼓风干燥箱中，进行烘干，温度设为65℃。利用密封式研磨机对烘干的甘蔗渣进行研磨，研磨成300～400目的粉末，待用。

一种Na

(1)称取预处理过的甘蔗渣0.8373g(15％)；按化学计量比，称取NaF0.4199g、NaCH

(2)将干燥后的前驱体粉末取出，用玛瑙研磨钵研磨成粉末状，转移到坩埚中，在充满Ar的管式炉中预烧结2h，烧结温度为300℃，管式炉升温速率为5℃min

一种Na

(1)按照化学计量比称取氟化钠NaF 0.3149g、钒盐NH

(2)将制备好的干凝胶置于65℃的鼓风干燥机中干燥4h后，再在充满Ar的管式炉中煅烧6h，烧结温度为600℃，升温速率为5℃min

所述制备方法获得的Na

附图说明

图1NVPF-NMPF/C的实验制备流程图。

图2NVPF-NMPF/C和NMPF/C正极材料的倍率性能曲线图。

图3NVPF-NMPF/C和NMPF/C正极材料的充放电平台曲线图。

图4NVPF-NMPF/C和NMPF/C正极材料的0.5C下循环的库伦效率曲线图。

图5NVPF-NMPF/C和NMPF/C正极材料的循环伏安曲线图。

图6NVPF-NMPF/C和NMPF/C正极材料的电化学交流阻抗谱图。

具体实施方式

下面进一步说明本发明。

1.甘蔗渣预处理方法：将甘蔗渣浸泡在盛有5％NaOH溶液的烧杯中，在80℃水浴锅中加热2小时后取出烧杯，在室温下再将甘蔗渣浸泡4小时。取出预处理后的甘蔗渣，先用自来水清洗，再用蒸馏水清洗至pH为7。将清洗后的甘蔗渣置于鼓风干燥箱中，进行烘干，温度设为65℃。利用密封式研磨机对烘干的甘蔗渣进行研磨，研磨成300～400目的粉末，待用。

2.生物质碳材料修饰Na

3.Na

4.锂离子电池正极的制备及电池的装配

将70％的活性物质(Na

称量制备好的电极片，记录其质量。以制备好的电极片作为正极、聚丙烯多孔膜为隔膜、金属锂片作为负极，以及电解液为1.0mol/L的LiPF

附图1是制备上述Na

附图2为采用电池性能测试系统，测试的Na

附图3为采用电池性能测试系统，测试的Na

附图4为采用电池性能测试系统，测试的Na

附图5为通过CHI860D型电化学工作站，采用半电池体系，测定Na

附图6为通过CHI860D型电化学工作站，采用半电池体系，测定Na

表1电化学交流阻抗谱图数据