【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备，具体涉及一种氟磷酸钒钠复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、钠离子电池正极材料与锂离子电池正极材料是储能系统重要器件的重要组成部分之一，因此正极材料必须具有高容量、高稳定性、循环寿命长以及安全性能好等优点。氟磷酸钒钠是聚阴离子型材料，典型的nasicon材料，[po4]四面体单元以及f的强诱导效应为其提供稳定的三位骨架结构，提供钠离子稳定的扩散通道；同时，高电压平台使材料具有高的能量密度以及优秀的倍率性能等。但钠离子的嵌入/脱嵌引起结构的变形，使得材料的电化学稳定性能下降，在高电流密度下甚至结构崩溃；除此之外，[po4]的存在带给氟磷酸钒钠的本质电子电导率较低的问题，严重限制倍率性能和长循环稳定，阻碍氟磷酸钒钠复合材料的进一步工业化应用。目前通过掺杂、碳包覆、调控晶体结构等方法以改善氟磷酸钒钠复合材料的电化学性能，这些改性方法更多的是利用溶胶-凝胶法结合高温烧结制备，但存在能耗高等问题需更进一步探讨，因此，寻找更高效、节能的工艺是迫切需求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：提供一种氟磷酸钒钠复合材料及其制备方法和应用，以解决氟磷酸钒钠复合材料倍率性能和长期稳定性不佳的技术问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、s1、将钒源、磷源、钠源、氟源和还原剂以1～3：1～3：2～4：2～4：2～4的质量比/摩尔比溶于水中，随后置于60～80℃下反应3
4、s2、采用两步微波烧结法对前驱体进行煅烧，将前驱体置于惰性气氛中、先在300～400℃下一次煅烧0.5～1.5h，随后升温至650～800℃二次煅烧1.5～2.5h，得到氟磷酸钒钠复合材料。
5、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
6、进一步，钒源为偏钒酸铵、偏钒酸钠或五氧化二钒；磷源为磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、次磷酸钠或磷酸；钠源为偏钒酸钠、磷酸二氢钠、次磷酸钠或氟化钠；氟源为氟化钠或氟化氢铵；还原剂为柠檬酸。
7、进一步，钒源、磷源、钠源、氟源和还原剂的质量比/摩尔比为2：2：3：3：3。
8、进一步，反应的温度为70℃，反应的时间为40min。
9、进一步，冷冻干燥前还包括将反应液置于-40～0℃下冷冻4～6h。
10、进一步，冷冻干燥的真空度为0～10pa，温度为-60～-40℃，时间为20～30h。
11、进一步，一次煅烧和二次煅烧时的升温速率均为3-7℃/min。
12、进一步，一次煅烧的温度为350℃，一次煅烧的时间为1h；二次煅烧的温度为700℃，二次煅烧的时间为2h。
13、本专利技术还公开了采用上述制备方法制得的氟磷酸钒钠复合材料。
14、本专利技术还公开了氟磷酸钒钠复合材料在制备电池正极材料中的应用。
15、本专利技术的有益效果为：本专利技术将氟磷酸钒钠前驱体通过真空冷冻干燥，结合微波烧结制备氟磷酸钒钠正极材料，其形貌从不规则片状转变为均匀分布的疏松多孔型，表面拥有一层无定形碳层包裹，制备方法简便，产量较高。微波烧结可以实现材料的整体加热，通过调控温度制备氟磷酸钒钠，从而获得鳞片形材料，且伴随表面多孔的结构，增加电解液的接触面积，更充分的浸润有利于降低氧化还原反应时的极化程度，提高了氟磷酸钒钠复合材料容量保持率以及倍率性能，组装的纽扣电池在1c的条件下循环100圈后保持率可达93.2％。
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1.一种氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述钒源为偏钒酸铵、偏钒酸钠或五氧化二钒；所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、次磷酸钠或磷酸；所述钠源为偏钒酸钠、磷酸二氢钠、次磷酸钠或氟化钠；所述氟源为氟化钠或氟化氢铵；所述还原剂为柠檬酸。
3.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述钒源、磷源、钠源、氟源和还原剂的质量比/摩尔比为2：2：3：3：3。
4.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为70℃，反应的时间为40min。
5.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥前还包括将反应液置于-40～0℃下冷冻4～6h。
6.根据权利要求1或5所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥的真空度为0～10Pa，温度为-60～-40℃，时间为20～30h。
7.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在
8.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述一次煅烧的温度为350℃，一次煅烧的时间为1h；二次煅烧的温度为700℃，二次煅烧的时间为2h。
9.一种氟磷酸钒钠复合材料，其特征在于，采用权利要求1～8任一项所述的制备方法制得。
10.权利要求9所述的氟磷酸钒钠复合材料在制备电池正极材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述钒源为偏钒酸铵、偏钒酸钠或五氧化二钒；所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、次磷酸钠或磷酸；所述钠源为偏钒酸钠、磷酸二氢钠、次磷酸钠或氟化钠；所述氟源为氟化钠或氟化氢铵；所述还原剂为柠檬酸。
3.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述钒源、磷源、钠源、氟源和还原剂的质量比/摩尔比为2：2：3：3：3。
4.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为70℃，反应的时间为40min。
5.根据权利要求1所述的氟磷酸钒钠复合材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥前...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪光，文承艳，夏尚能，罗宏，龚勇，曾露，关睿晗，
申请(专利权)人：自贡东新电碳股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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