[发明专利]一种不含锂的锂离子电池正极材料Na3

说明书

本发明提供一种中间液相方法制备碳复合磷酸钒钠锂离子电池正极材料，具体步骤是称取钠源、钒源于小烧杯中，添加去离子水，搅拌30min至其完全溶解，将其转移至水热内胆中，添加去离子水至内胆体积的80%，在100~180℃的鼓风烘箱中水热12~48h。称取磷源及有机碳源于烧杯中，加入去离子水，搅拌20min至其完全溶解，之后将自然冷却后的中间相液体缓慢滴加到溶有磷源和有机碳源的烧杯中，搅拌20min至溶液变成橙黄色，在80℃的鼓风烘箱中于24h烘干。将前驱体研磨成粉末，于氮气气氛下350℃预烧2~6h，并在650~850℃下煅烧6~12h，自然冷却后得到Na₃V₂(PO₄)₃/C复合材料，以其作为锂离子电池正极显示出较好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一类高性能锂离子电池正极材料，特别涉及一种Na₃V₂(PO₄)₃/C复合材料的制备方法，属于电化学电源领域。

技术背景

锂离子电池具有高能量密度、高安全性能、低自放电、长寿命、无记忆等优点，目前已经成为便携电子产品的主要电源。未来，还有可能被应用于电动汽车、混合动力汽车、军用设备及储能电网。正极作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接决定锂离子电池的性能，从某种程度上说，它直接决定了锂离子电池成本的高低。因此，研究高性能的正极材料是研制高性能锂离子电池的重要任务。

随着锂离子电池的大规模应用，锂资源需求将迅速增加，将伴随着锂源的价格不断上涨，这不利于锂离子电池的可持续发展。目前所研究的正极材料大多为锂过渡金属化合物。Na₃V₂(PO₄)₃ 作为一种含钠不含锂的锂离子电池正极材料，较含锂的正极材料具有天然的价格优势，且Na₃V₂(PO₄)₃作为磷酸基的电极材料，具有卓越的热稳定性和电化学稳定性，这为优异的循环性能提供了基础。Na₃V₂(PO₄)₃具有NASICON框架结构，是一种快离子导体材料，这种材料具有三维开放离子运输通道，作为锂离子电池电极材料时具有较高的锂离子扩散速度。然而，受制于其较差的导电性，Na₃V₂(PO₄)₃的性能并不理想。增强电极材料导电性的最常用方式为与碳材料如碳纳米管，石墨烯，石墨等复合。而电极材料与碳在微观尺度的复合均匀程度将是决定复合材料最终导电性的关键。