【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池材料领域。具体地，本专利技术涉及磷酸钒钠材料及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，锂离子电池作为新能源已经占据绝大多数市场，缓解了几个世纪以来人类大量开发传统化石资源所造成的环境污染，打破传统能源对人类发展的桎梏。但由于锂资源的短缺，需求量的增加，地域分布不均，成本日益增加和安全性问题，钠离子电池进入高速发展阶段。钠离子电池与锂离子电池具有相似的工作原理，且在地表中储量丰富，相较于锂离子电池成本缩减三分之一，且具有极佳的安全性。目前钠离子正极材料主要分为三个类别，分别为氧化物、普鲁士蓝(白)化合物和聚阴离子型化合物。其中氧化物结构不稳定，容易发生畸变；普鲁士蓝(白)化合物合成率低，电子导电率低且在工作中易与电解液发生反应；聚阴离子型化合物具有更高的氧化还原电势，且合成工艺简单，电池安全性也更高。聚阴离子型材料又可分为磷酸盐、氟磷酸盐、硅酸盐和其它聚阴离子型化合物，其中磷酸钒钠导电率较为出色，是聚阴离子型化合物中的研究热点。但磷酸钒钠主要存在以下几方面的缺陷：1.纯相磷酸钒钠在电化学反应中易发生较大的体积变化和结构畸变，材料在循环过程中的不利变化导致容量保持率不高；2.磷酸钒钠的本征电子导电率较差，其倍率性能较差。
2、因此，目前的磷酸钒钠材料仍有待改进。
技术实现思路
1、需要说明的是，本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：
2、通过将聚阴离子型化合物磷酸钒钠进行表面包覆以实现磷酸钒钠改性，具体包覆方式包括：在合成前驱体时加入过量的
3、纳米银粉是一种粒径可细至5nm的超细粉末，具有极佳的导电性能，电阻小，利用纳米银粉与表面包覆的碳层进行结合，能够填充碳纳米纤维网格之间的孔隙，进一步增强材料的导电性。并且纳米银粉性质稳定，能够在电化学反应中充当材料与电解质之间的屏障，稳定材料结构，减缓活性物质与电解质的直接接触，减少不利反应的发生。并且，用纳米银粉处理后的碳层，结构稳定，使之在电化学循环中不易形变，增强材料的循环性能。另外，纳米银粉处理后的碳包覆层物理性能极佳，能够在材料颗粒表面形成一层保护层，起到调控形貌的作用，可减少材料颗粒在高温煅烧过程中的二次生长和团聚，提高材料的电化学性能。
4、对材料进行包覆处理，能提高材料的导电率，但不能提高材料固有的离子导电率，即钠离子在充放电过程中的传输速率。通过对材料进行过渡金属元素mo的掺杂，能够在一定程度上拓展材料晶体的晶胞体积，为钠离子在充放电过程中的迁移提供更充足的空间，有效提升材料的循环性能和离子导电率。另外，mo掺杂还能在一定程度上加固材料的晶体结构，提高材料的稳定性。
5、由此，通过对磷酸钒钠进行包覆和掺杂改性，从外提高材料的导电性能，从内提高钠离子的迁移速率，扩展钠离子的扩散路径，能够有效地提高磷酸钒钠在充放电循环过程中的循环稳定性和容量保持率，提高材料的电化学性能，两者共同起到协同增效作用，可作为正极材料应用于钠离子电池中，应用前景广阔。
6、为此，在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种磷酸钒钠材料。根据本专利技术的实施例，所述磷酸钒钠材料包括：钼掺杂的磷酸钒钠；包覆层，所述包覆层包覆所述钼掺杂的磷酸钒钠，所述包覆层包括：含有纳米银颗粒和碳纳米纤维的混合物。
7、根据本专利技术实施例的磷酸钒钠材料中，含有纳米银和碳纳米纤维的混合物包覆钼掺杂的磷酸钒钠，可以实现磷酸钒钠的有效改性，提升磷酸钒钠材料的导电性和钠离子迁移速率，提高磷酸钒钠在充放电循环过程中的循环稳定性和容量保持率，应用价值高。
8、根据本专利技术的实施例，上述磷酸钒钠材料还可以具有下列附加技术特征：
9、根据本专利技术的实施例，所述钼掺杂的磷酸钒钠中的含钼化合物选自硫酸钼、硝酸钼、钼酸铵和氧化钼中的至少一种。
10、根据本专利技术的实施例，所述钼掺杂的磷酸钒钠中，钠元素与钼元素的摩尔比1:0.001～1:0.01，优选1:0.003～1:0.007。
11、根据本专利技术的实施例，所述纳米银颗粒与碳纳米纤维的质量比为0.005:1～0.05:1，优选0.01:1～0.03:1。
12、根据本专利技术的实施例，所述含有纳米银颗粒和碳纳米纤维的混合物与钼掺杂的磷酸钒钠的质量比为1:50～1:150，优选1:90～1:110。
13、根据本专利技术的实施例，所述纳米银颗粒的粒径为5～100nm，优选5～25nm。
14、在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种制备前面所述磷酸钒钠材料的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：将所述钼掺杂的磷酸钒钠与含有纳米银颗粒和碳纳米纤维的混合物进行第二烧结处理，形成包覆所述钼掺杂的磷酸钒钠的包覆层，得到磷酸钒钠材料。
15、根据本专利技术的实施例，所述钼掺杂的磷酸钒钠的制备方法包括：将含钠化合物、含钒化合物、含磷酸根化合物、络合剂和水进行混合和加热干燥处理，得到磷酸钒钠前驱体；其中，将含钼化合物进行所述混合处理，或者，将含钼化合物与所述磷酸钒钠前驱体进行混合和第一烧结处理，得到所述钼掺杂的磷酸钒钠。
16、根据本专利技术的实施例，所述含钠化合物选自碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠和乙酸钠中的至少一种。
17、根据本专利技术的实施例，所述含钒化合物选自偏钒酸铵和五氧化二钒的至少一种。
18、根据本专利技术的实施例，所述含磷酸根化合物选自磷酸二氢钠、磷酸氢二钠和磷酸的至少一种。
19、根据本专利技术的实施例，所述络合剂选自柠檬酸和葡萄糖的至少一种。
20、根据本专利技术的实施例，所述含钠化合物、含钒化合物、含磷酸根化合物和络合剂的摩尔比为(1～5)：(1～5)：(3～8)：(1～5)。
21、根据本专利技术的实施例，所述加热干燥处理包括以60～100℃的温度加热干燥至水分蒸发完全。
22、根据本专利技术的实施例，所述第一烧结处理包括：在保护气氛下，先以1～5℃/min升温至300～400℃进行预烧，保温2～4h，再以1～5℃/min升温至700～950℃进行烧结8～12h。
23、所述第二烧结处理的温度为400～500℃，时间为4～8h，在保护气氛下进行。
24、根据本专利技术的实施例，所述含有纳米银颗粒和碳纳米纤维的混合物的制备方法包括：将纳米银颗粒和碳纳米纤维在保护气氛下分散于有机溶剂中进行加热搅拌，直至有机溶剂挥发完全，得到含有纳米银颗粒和碳纳米纤维的混合物。
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【技术保护点】
1.一种磷酸钒钠材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的磷酸钒钠材料，其特征在于，所述钼掺杂的磷酸钒钠中的含钼化合物选自硫酸钼、硝酸钼、钼酸铵和氧化钼中的至少一种；
3.一种制备权利要求1或2所述磷酸钒钠材料的方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钼掺杂的磷酸钒钠的制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含钠化合物选自碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠和乙酸钠中的至少一种；
6.权利要求1或2所述磷酸钒钠材料或通过权利要求3～5任一项所述制备磷酸钒钠材料的方法获得的磷酸钒钠材料在制备电池正极材料、电池正极或电池中的用途。
7.一种电池正极材料，其特征在于，包括权利要求1或2所述磷酸钒钠材料或通过权利要求3～5任一项所述制备磷酸钒钠材料的方法获得的磷酸钒钠材料。
8.一种电池正极，其特征在于，包括权利要求7所述电池正极材料。
9.一种电池，其特征在于，包括权利要求8所述的电池正极。
10.权利要求6所述用途、根据权利要
...【技术特征摘要】
1.一种磷酸钒钠材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的磷酸钒钠材料，其特征在于，所述钼掺杂的磷酸钒钠中的含钼化合物选自硫酸钼、硝酸钼、钼酸铵和氧化钼中的至少一种；
3.一种制备权利要求1或2所述磷酸钒钠材料的方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钼掺杂的磷酸钒钠的制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述含钠化合物选自碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠和乙酸钠中的至少一种；
6.权利要求1或2所述磷酸钒钠材料或通过权利要求3～...
【专利技术属性】
技术研发人员：张欣怡，李义涛，唐火强，郑保平，胡文理，胡为晴，熊锋，
申请(专利权)人：东莞东阳光科研发有限公司，
类型：发明
国别省市：
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