【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰電池，具體涉及電池正極材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、鈉離子電池具有原材料儲量豐富、成本低、安全環保等優勢，在儲能和低速車市場有廣闊的前景。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構穩定、比容量高、工作電壓高等優點而備受關注。氟磷酸釩鈉（na3v2(po4)2f3），具有鈉超離子導體結構，其優異的穩定性和快速的鈉離子擴散通道、高胞間隙，吸引了人們的廣泛關注和研究。并且由于nvpf?中的?f—v?鍵具有強離子性，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展潛力的正極之一。
2、但其nvpf?結構中的?[po4]四面體將[v2o8f3]雙八面體隔開，導致其本征電導率偏低，倍率性能不佳，有必要對其進行修飾改善。
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不高，耗時短，易于規?；?連續生產，具有很高的商業化前景，但局限于簡單的結構設計，具有分級結構等新型結構的設計，還需要進一步探究。因此，本專利技術由此而來。
技術實現思路
1、針對上述存在的技術問題之一，本專利技術目的是：提供電池正極材料及其制備方法與應用。
2、本專利技術的技術方案是：
3、本專利技術的其中一個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、前驅體溶液配制：按na、v、p、f摩爾
5、噴霧干燥：將得到的前驅體溶液噴霧干燥，噴霧條件：入口溫度控制為210℃，出口溫度控制為110℃，進料速度為25ml/min，氣壓為4bar；
6、燒結：將噴霧干燥的產物與氫氧化鉀、聚多巴胺以1:0.5:1的質量分數比混合均勻，采用輥道爐，在氮氣氛圍下、350℃溫度下預燒結5h并保溫，退火溫度120-150℃退火后在氮氣氣氛下加熱升溫至600℃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、優選地，所述前驅體溶液配制步驟中，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、優選地，所述前驅體溶液配制步驟中，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、優選地，所述前驅體溶液配制步驟中，研磨后前驅體溶液中的粒徑為100nm～4um。
15、優選地，所述噴霧干燥步驟中，噴霧干燥后的粉體的粒徑為10～25um。
16、優選地，所述燒結步驟中，高溫燒結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、優選地，所述燒結步驟中，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℃、時間為24h。
19、本專利技術的另一個目的在于提供上述任一項的制備方法制得的電池正極材料在鈉離子電池中的應用。
20、本專利技術還有一個目的在于提供一種鈉離子電池，以上述任一項所述的制備方法制得的電池正極材料為活性材料，導電炭黑和納米管作為復合導電劑，聚偏二氟乙烯為粘結劑，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、導電炭黑、碳納米管、聚偏二氟乙烯(pvdf)按照質量比為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；采用對輥機輥壓，壓實密度為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、與現有技術相比，本專利技術的優點是：
22、通過噴霧干燥法利用氫氧化鉀對氟磷酸釩鈉的表面高溫處理，摻雜進部分鉀離子均勻分布并形成多孔的碳結構，提高了氟磷酸釩鈉的電子導電率，降低材料內阻，表面碳包覆提高了鋰離子的遷移速率，提高倍率性能。噴霧干燥法工藝簡單且適合量產推進。
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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.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體溶液配制步驟中，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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體溶液配制步驟中，所述釩源為V2O3、NaVO3、Na3VO4、VO3或NH4VO3中的至少一種；和/或
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體溶液配制步驟中，研磨后前驅體溶液中的粒徑為100nm～4um。
6.根據權利要求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.根據權利要求
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述燒結步驟中，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.根據權利要求1-8任一項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用。
10.一種鈉離子電池，其特征在于，以權利要求1-8任一項所述的制備方法制得的電池正極材料為活性材料，導電炭黑和納米管作為復合導電劑，聚偏二氟乙烯為粘結劑，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、導電炭黑、碳納米管、聚偏二氟乙烯按照質量比為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；采用對輥機輥壓，壓實密度為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.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體溶液配制步驟中，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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體溶液配制步驟中，所述釩源為v2o3、navo3、na3vo4、vo3或nh4vo3中的至少一種；和/或
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述前驅體溶液配制步驟中，研磨后前驅體溶液中的粒徑為100nm～4um。
6.根據權利要求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。
【專利技術屬性】
技術研發人員：李錢歡，胡琪卉，王迪，李艷，
申請(專利權)人：泰鼎新能源浙江有限公司，
類型：發明
國別省市：
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