【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池制造-循环利用领域，具体涉及一种多孔状碳包覆磷酸钒钠钠离子电池正极材料方法。
技术介绍
1、近年来，以电池驱动的为主的低排放、绿色环保型的电动汽车得到了重视和发展，长期以来，尤其是以磷酸铁锂(lifepo4)和镍钴锰氧化物为主的锂离子电池正极材料得到了广泛的研究，并以其高能量密度和优异的循环寿命成为电动汽车电池的最佳选择。然而，锂资源在地球上的储量较少，且分布极为不均。全球生产的大部分电池级碳酸锂(li2co3)仅来自澳大利亚、阿根廷、智利和中国的12家工厂。而且，开采锂资源往往伴随着环境污染的隐患。一旦锂矿附近的有毒物质泄漏到地下水中，会严重破坏当地的生态环境。此外，蒸发处理锂盐水的过程会大量消耗水，因此导致的地下水枯竭可能导致附近的用水紧张问题加剧。综上所述，由于锂资源主要分布在南美地区，不均衡的锂资源分布严重阻碍了锂离子电池的进一步发展，寻找一种锂离子电池的替代物已经迫在眉睫。
2、钠和锂位于同一主族，具有相似的电化学性质。从地球上储量来看：钠的储量(约2.8％)大大超过锂的储量(0.065‰)，这使得钠离子电池(sibs)具有明显的价格优势。另一方面，由于钠不与铝箔合金化，钠离子电池可以使用铝箔作为正极和负极的集流体，可避免使用昂贵的铜集电体来降低电池成本。然而，钠离子具有比锂离子更大的体积，在嵌入/脱嵌的过程中对电极材料造成更严重的破坏，这也对钠离子电池的正负极材料提出了更高的要求。
3、正极材料关乎电池的容量高低和循环性能的优劣性。其中，nascion型聚阴离子na3v
4、通过碳热还原方法进行的材料表面碳包覆是一种最为经济和有效的提升nvp材料导电性的方法。同时，材料表面的包覆的碳层也对电化学还原过程中抑制电解液副反应，抑制其团聚起到了积极作用。只有深入地了解不同种类的钠离子电池正极材料特性，了解其失效机理，才能优化试验方案，探索出一条材料的最佳制备方法的道路，并通过一系列方法的改性，使得容量得到充分地释放，最大限度地发挥其特性。专利cn117542975a提供一种通过喷雾干燥法制备低比表面积碳包覆磷酸钒钠正极材料的思路，但是存在着制备方法复杂、制备条件较不可控、材料的高倍率循环性能无法保证的弊端。专利cn117497718a阐述了一种先通过pvp溶于乙醇中先进行过滤、洗涤、干燥制备重结晶偏钒酸铵粉末，然后再进行球磨、煅烧制备得到碳包覆磷酸钒钠正极材料的方法，但该方法制备流程周期较长、工艺难度较大，不适合大规模批量化生产。
技术实现思路
1、针对上述技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种简便的多孔碳包覆磷酸钒钠的方法，本方法可以简单、高效的制得高循环高倍率性能的磷酸钒钠/碳正极材料，且碳层存在着多孔结构。
2、本专利技术提供一种多孔状碳包覆磷酸钒钠钠离子电池正极材料方法，包括以下步骤：
3、(1)按磷酸钒钠正极材料的化学计量比，称取所需元素，并加入柠檬酸作为碳源，得到混合物，将混合物在分散介质中机械活化获得前驱体浆料；
4、(2)将步骤(1)所得到的前驱浆料在100℃～200℃进行干燥处理10～20h，得到亚微米级前驱材料；
5、(3)将步骤(2)所得的前驱材料在惰性气氛下于700～900℃条件下烧结10～20h，即得到种多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料。
6、所述磷酸钒钠正极材料的化学通式为na3v2(po4)3。
7、步骤(1)所述所需元素为钠时，钠源为碳酸钠、氢氧化钠、醋酸钠、磷酸钠中的一种或几种任意比例混合。
8、步骤(1)所述所需元素为磷时，磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸氢氨、五氧化二磷中的一种或几种任意比例混合。
9、步骤(1)所述钒源为五氧化二钒、偏钒酸铵、三氧化二钒中的一种或任意比例混合。
10、步骤(1)所述的柠檬酸添加量为磷酸钒钠正极材料的质量的5～15％。
11、步骤(1)所述分散介质为乙醇、去离子水中的一种或两种的任意比例混合。
12、步骤(1)所述机械活化过程为球磨或砂磨，球磨或砂磨的转速为100～2000转/分钟，时间为1～20h。
13、步骤(3)所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛。
14、本专利技术的有益效果是：
15、1、对原材料适用性强。
16、2、简单易操作。只需简单球磨或砂磨、煅烧即可实现高性能碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备，设备简单成熟，易于技术推广应用。
17、3、材料具有特殊的多孔结构，能够增大与电解液的接触，进而对材料的循环性能有很大的提升。
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1.一种多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的方法，其特征在于，所述磷酸钒钠正极材料的化学通式为Na3V2(PO4)3。
3.根据权利要求2所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述所需元素为钠时，钠源为碳酸钠、氢氧化钠、醋酸钠、磷酸钠中的一种或几种任意比例混合。
4.根据权利要求2所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述所需元素为磷时，磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸氢氨、五氧化二磷中的一种或几种任意比例混合。
5.根据权利要求2所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述钒源为五氧化二钒、偏钒酸铵、三氧化二钒中的一种或任意比例混合。
6.根据权利要求1所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的柠檬酸添加量为磷酸钒钠正极材料的质量的5～15％。
7.根据权利要求1所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，
8.根据权利要求1所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述机械活化过程为球磨或砂磨，球磨或砂磨的转速为100～2000转/分钟，时间为1～20h。
9.根据权利要求1所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的方法，其特征在于，所述磷酸钒钠正极材料的化学通式为na3v2(po4)3。
3.根据权利要求2所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述所需元素为钠时，钠源为碳酸钠、氢氧化钠、醋酸钠、磷酸钠中的一种或几种任意比例混合。
4.根据权利要求2所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述所需元素为磷时，磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、磷酸氢氨、五氧化二磷中的一种或几种任意比例混合。
5.根据权利要求2所述多孔状碳包覆磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：王丁，李汶交，杨晓平，段建国，王贤树，吴灿，张英杰，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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