[发明专利]NASICON结构的高熵金属磷酸盐及制备方法与应用在审
| 申请号： | 202210284525.7 | 申请日： | 2022-03-22 |
| 公开（公告）号： | CN114715869A | 公开（公告）日： | 2022-07-08 |
| 发明（设计）人： | 梁振兴;林冠佐;傅志勇;向志朋;万凯 | 申请（专利权）人： | 华南理工大学 |
| 主分类号： | C01B25/45 | 分类号： | C01B25/45;H01M4/58;H01M10/054 |
| 代理公司： | 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 | 代理人： | 江裕强 |
| 地址： | 510640 广*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | nasicon 结构 金属 磷酸盐 制备 方法 应用 | ||
本发明属于高熵纳米粉体材料制备技术领域，涉及NASICON结构的高熵金属磷酸盐及制备方法与应用。NASICON结构的高熵金属磷酸盐的结构通式为：Ax(M1M2M3…Mn)2(PO4)3，其中，A为碱金属，为Na,K,Li一种或多种，且3≤x≤4；M为金属，M1、M2、M3…Mn表示几种不同的金属种类，n≥4；每种金属的原子数占金属总原子数的2％～30％。本发明的NASICON结构的高熵金属磷酸盐合成工艺简单，产率高，原料廉价易得，适合大规模生产。该材料应用于钠离子电池正极材料，由于多金属氧化还原中心和高熵效应，表现出较高能量密度及良好的循环稳定性。
技术领域
本发明属于高熵纳米粉体材料制备技术领域，更具体地，涉及一种NASICON结构的高熵金属磷酸盐及制备方法与应用。
背景技术
随着有限锂资源的逐渐消耗，锂的价格逐渐升高，寻求锂离子电池的替代产品成为储能电池的一个重要研究方向。钠离子电池由于资源丰富，成本低廉，工作原理与锂离子电池相似等优势，一直被认为是理想的下一代大规模能源存储技术。然而较低的能量密度限制其广泛应用。开发高容量、高电压正极材料从而实现高能量密度是钠离子电池的研究热点。在目前已知的储钠正极材料中，磷酸盐材料由于稳定框架，安全性高，拥有三维离子扩散通道，具有良好的应用前景。
Na3V2(PO4)3作为最典型的NASICON结构钠离子电池正极材料，其理论容量为117mAh·g-1，具有3.4V左右的放电平台。然而由于钒存在弱毒性、平台不够高、循环寿命不够好等缺陷，因此利用廉价、高电压的其他过渡金属元素取代/部分取代钒以形成具有高电压、长循环的NASICON结构电极材料引起了研究者的关注。截止目前，少量的阳离子掺杂如Cr、Mn、Mg、Fe、Ti等都被进行尝试来改善Na的综合电化学性能Na3V2(PO4)3。Goodenough课题组首先报道了Na4VMn(PO4)3材料的合成以及电化学性能，研究表明Na4VMn(PO4)3可以实现Mn2+/3+、V2+/3+的两电子电化学反应，10C电流密度下可以获得90mAh·g-1的比容量。然而三电子电化学反应发生不可逆相变,同时电极材料的循环性也变差。(The advent ofmanganese-substituted sodiumvanadium phosphate-based cathodes forsodiumionbatteries and their current progress:a focusedreview.Jeng-KueiChang,et al J.Mater.Chem.A,2021,10,1022)
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