[发明专利]一种RGO修饰的氟代磷酸钒氧钠复合材料的制备方法及产品与应用

说明书

本发明公开了一种RGO修饰的氟代磷酸钒氧钠纳米复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将H₂C₂O₄·2H₂O和V₂O₅加入到去离子水中，加热搅拌至完全溶解，得到澄清透明的蓝色溶液；将Na₂CO₃粉末溶于去离子水中形成Na₂CO₃溶液；将NaH₂PO₄·2H₂O、NaF和GO溶液依次加入到蓝色溶液中，形成混合溶液，搅拌至完全溶解；向混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液，加热得到悬浊液，冷却后洗涤，干燥，得到灰色固体；将灰色前驱体在惰性氛围下进行热处理，得到RGO修饰的Na₃V₂O₂(PO₄)₂F纳米复合材料。该制备方法制备得到的RGO修饰的Na₃V₂O₂(PO₄)₂F纳米复合材料具有比容量高、倍率性能好和长周期稳定性好。本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的RGO修饰的氟代磷酸钒氧钠纳米复合材料及应用。

技术领域

本发明属于纳米材料与电化学技术领域，具体涉及一种RGO修饰的氟代磷酸钒氧钠复合材料的制备方法及产品与应用。

技术背景

近年来，随着移动电子设备、新能源汽车以及用于风能、太阳能、地热能等新型能源大规模储能设备的大力发展，不仅对储能电池的需求变大，而且对储能电池的能量密度、功率密度和价格的有了更高的要求。然而，锂离子电池作为主流的二次电池，因锂元素丰度有限且分布不均难以开采，锂离子电池的原材料价格不断上涨，亟需找到一种合适的替代者。无疑，钠离子电池是最佳的选择。钠不仅有着和锂相似的化学性质，而且储量丰富，价格低廉，尤其在静态大规模储能的应用上优势显著。

钠离子电池正极材料的比容量大约只有负极材料比容量的三分之一，是制约钠离子电池能量密度的关键之处。目前，层状金属氧化物、聚阴离子型和普鲁士蓝类是最常用来作为钠离子电池正极的。层状过渡金属氧化物Na_xMO₂(M＝Co，Mn，Ni等)，在较大的工作窗口下循环表现差。普鲁士蓝类材料因为晶格水的存在，首圈库伦效率都比较低。然而，Na₃V₂O₂(PO₄)₂F作为一种快离子导体型正极材料，不仅有较高的理论比容量，而且有更高的两个工作平台(4.0V和3.6V)，材料本身稳定性好，能够在水氧中稳定存在，无疑是一个十分有潜力的钠离子正极材料。如公开号为CN108336353A的中国专利文献公开了一种混合锂/钠离子电池，其中正极材料为钠基材料，可作为锂离子电池正极材料，其分子式为Na₃(VO)₂(PO₄)₂F，负极材料为锂离子电池常见负极材料。

在现有基础上，如何提高现有Na₃V₂O₂(PO₄)₂F正极材料的性能是目前本领域研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种RGO修饰的氟代磷酸钒氧钠纳米复合材料(RGO修饰的Na₃V₂O₂(PO₄)₂F)的制备方法，该制备方法制备得到的RGO修饰的Na₃V₂O₂(PO₄)₂F纳米复合材料具有比容量高、倍率性能好和长周期稳定性好。

本发明提供如下技术方案：