[发明专利]柔性自支撑Na3

说明书

本发明公开了一种柔性自支撑Na₃(VO)₂(PO₄)₂F材料及其制备方法和用途，属于电极材料技术领域。所述制备方法包括以下步骤：(1)按化学式Na₃(VO)₂(PO₄)₂F的化学计量比称取NH₄H₂PO₄、VOC₂O₄·5H₂O、Na₂CO₃、NaF溶于石墨烯溶液中，搅拌后调节pH值≤7；(2)将酸处理后的碳布放入步骤(1)的溶液中，加热至180～200℃反应后，洗净即得柔性自支撑Na₃(VO)₂(PO₄)₂F材料。本发明方法制备得到的Na₃(VO)₂(PO₄)₂F材料直接在碳布上生长，材料形貌可控，具有自支撑的特点，可作为电池的正极材料。

技术领域

本发明属于电极材料技术领域，具体涉及一种柔性自支撑Na₃(VO)₂(PO₄)₂F材料及其制备方法和用途。

背景技术

科技的进步日新月异，人们对便携化、娱乐化、健康化的便携式电子设备不断追求，促使其相应的储能器件向着高比能、质轻、柔软、清洁安全等方向发展。传统的锂\钠离子电池存在厚重、不易弯曲、比能量较低等缺点，不适合作为未来柔性电子器件的电源。因此，开发高比能，质轻、柔软的新型电极材料和储能器件是当务之急。

氟磷酸氧钒钠材料具有资源丰富、理论容量高且放电电位高等优势，是一种具有潜力的锂\钠电池正极材料。目前，柔性正极材料的制备方法主要有以下四类：1.通过模板生长(Hui Xia,Yunhai Wan,Wilfried Assenmacher,et al.Facile synthesis of chain-like LiCoO₂ nanowire arrays as three-dimensional cathode for microbatteries[J].NPG Asia Materials(2014)6,e126.)；2. 简单化合物直接生长(如VO₂、V₂O₅)(Dongliang Chao,Xinhui Xia,Jilei Liu,et al.A V2O 5/Conductive-Polymer Core/Shell Nanobelt Array on Three-Dimensional Graphite Foam:A High-Rate,Ultrastable,and Freestanding Cathode for Lithium-Ion Batteries[J].Adv.Mater.2014.)； 3.通过溶胶浇在碳布上，再烧结，再浇再烧结，如此反复(DongleiGuo,Jinwen Qin,ZhigangYin, et al.Achieving high mass loading of Na3V2(PO4)3@carbon on carbon cloth by constructing three-dimensional network betweencarbon fibers for ultralong cycle-life and ultrahigh rate sodium-ionbatteries[J].Nano Energy,2018(45),136-147.)；4.先在碳布上生长简单化合物，如VO₂，再在长有VO₂的碳布上生长多元素化合物，如Na₃(VO)₂(PO₄)₂F(Dongliang Chao, Chun-Han(Matt)Lai,Pei Liang.Sodium Vanadium Fluorophosphates(NVOPF)Array CathodeDesigned for High-Rate Full Sodium Ion Storage Device.Adv.Energy Mater.2018,1800058.)；5. 生长在价格昂贵的基底上；如石墨烯、碳纳米片及碳纳米管(Weihua Zhu,Ruizhi Li,Pan Xu. Vanadium trioxide@carbon nanosheet array-based ultrathinflexible symmetric hydrogel supercapacitors with 2 V voltage and highvolumetric energy density[J].Journal of Materials Chemistry A,2017.DebinKong,Xianglong Li,Yunbo Zhang.Encapsulating V₂O₅into carbon nanotubes enablesthe synthesis of flexible high-performance lithium ion batteries[J].EnergyEnvironmental Science,2016.)。