[发明专利]氟磷酸盐基聚阴离子型化合物的制备方法及在钠离子电池中的应用

权利要求书

1.氟磷酸盐基聚阴离子型化合物的制备方法，其特征在于，

所述氟磷酸盐基聚阴离子型化合物具有式I或式II所示的结构；

Na_3+xV_2-xM_x(PO₄)₂F₃        式I

Na₃V_2-xM_x(PO₄)₂F₃        式II

0≤x2；

M为过渡金属；

式I中M选自Mn和/或Fe；

式II中M选自Cr和/或Ti；

所述氟磷酸盐基聚阴离子型化合物的制备方法包括：

步骤a-1，将含有M源、钒源、磷源、氟源和铵源的原料混合，在非活性气氛中加热，获得熔融物；

步骤a-2，将所述熔融物与钠源混合，于惰性气氛下，进行阳离子交换反应，得到所述的氟磷酸盐基聚阴离子型化合物；

或者所述聚阴离子型化合物具有式III所示的结构：

A₂MPO₄F        式III；

式III中，A为Na；M为Fe；

步骤b-1，将含有M源、磷源、氟源和铵源的原料混合，在非活性气氛中加热，获得熔融物；

步骤b-2，将所述熔融物与钠源混合，在非活性气氛中烧结，得到所述的磷氟磷酸盐基聚阴离子型化合物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤a-1中，所述加热温度为500～1000℃，加热时间10min～2h；升温速率为2～10℃/min；优选为5℃/min；

优选地，步骤a-1中，当所述M选自Mn和/或Fe时，所述M源、钒源、磷源、氟源、铵源的摩尔比x:(2-x):2:3:(3+x)；当所述M选自Cr和/或Ti时，M源、钒源、磷源、氟源、铵源的摩尔比x:(2-x):2:3:3；

M源、钒源、磷源、氟源、铵源的摩尔量以M元素、钒元素、磷元素、氟元素、铵元素的摩尔量计。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，

步骤b-1中，所述加热温度为750～1000℃，加热时间10min～2h；升温速率为2～10℃/min；优选为5℃/min；

优选地，步骤b-1中，所述M源、磷源、氟源、铵源的摩尔比1:1:1:2；

M源、磷源、氟源、铵源的摩尔量以M元素、磷元素、氟元素、铵元素的摩尔量计；所述熔融物在与钠源混合前，还经过预处理的步骤，所述预处理是将熔融物置于非活性气氛中冷却，再经球磨处理；

优选地，所述球磨采用高能球磨机，转速为200～800r/min，球磨处理2～6h；

优选地，经球磨处理后得到颗粒的粒径为50～200nm；

优选地，所述冷却的时间为10s～5min；冷却至20～30℃；

步骤a-2中，当所述M选自Mn和/或Fe时，所述熔融物含有(NH₄)_3+xV_xM_2-x(PO₄)₂F₃，熔融物与钠源的摩尔比为1:3.5(3+x)；优选为1:3(3+x)；

当M选自Cr和/或Ti时，所述熔融物含有(NH₄)₃V_xM_2-x(PO₄)₂F₃；熔融物与钠源的摩尔比为1:3.5；优选为1:3；

优选地，步骤a-2中，阳离子交换反应的条件为100℃～750℃处理2～20h；进一步优选为150℃～600℃。