【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠电池高性能正极材料的制备与应用，特别涉及一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着工业化和现代化发展，全球对能源的需求迅速增长。应用于可再生能源发电和新型电力系统的能源存储技术，如大规模抽水蓄能、电池储能技术、氢能储存技术等，得到广泛关注。作为一种新兴的电池储能技术，可充钠电池因其长循环寿命、宽温域使用特性和低成本等优势，适用于低速短续航电车和大规模储能电站等应用场景，显示出广阔的应用前景。
2、正极材料是决定钠电池性能和成本的关键。目前广泛研究的钠电池正极材料主要包括聚阴离子化合物、层状氧化物和普鲁士类材料。其中，聚阴离子型正极材料具有优异的热稳定性、安全性以及良好的循环性能，特别是聚阴离子型氧氟磷酸钒钠正极材料具有超级稳定的三维框架结构以及工作电压高、能量密度高、充放电体积变化小等显著优势，是一种潜力巨大的钠电池正极材料。然而，氧氟磷酸钒钠的本征电导率较低，导致其倍率等电化学性能不够理想，限制了其发展和应用。
3、为此，传统的离子掺杂、表面包覆和材料复合等改性技术被用于提升氧氟磷酸钒钠的导电能力，从而改善其实际电化学性能。例如，杨菊等人采用水热溶剂热法制备了铁掺杂的na3v2-xfex(po4)2f3(《chemical engineering journal,2024,485:149834.》)，促进了na+的转移，减轻了充放电过程中材料的结构恶化；庄淑涵等人通过溶胶-凝胶法制备了掺铝的na3v2-xalx(po4)2f3(《surface&coa
技术实现思路
1、针对现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料及其制备方法，选定多种可调过渡金属元素取代部分钒，通过一步固相热力耦合烧结法制备形貌稳定、性能优异、均匀性好的高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料，具有简便、可控的特点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料，分子式na3v2-x(tm)x(po4)2f3-ηoη/2，其中0<x<2,0<η<3，tm为多种可调过渡金属元素，包括ti、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、al、mg、li、ca、zr、nb、mo、cd、ga、in、y、ba、sn、sb或bi；
4、所述的高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料，构型熵△sconf为1.4r～1.8r；
5、所述的高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料，dna+为1×10-8～1×10-11cm2s-1。
6、一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，包括以下步骤：
7、步骤s1，将钠源、钒源、磷源、氟源、过渡金属源混合溶解在溶剂中，加入添加剂和还原剂，湿法混合研磨均匀，获得混合溶液；
8、步骤s2，将步骤s1获得的混合溶液进行微波调控干燥，获得混合粉末；
9、步骤s3，将步骤s2获得的混合粉末进行研磨，压制成片状前驱体；
10、步骤s4，在气氛保护条件下，将步骤s3得到的片状前驱体进行热力耦合烧结，然后冷却至室温，研磨筛分后得到粒径均匀的高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料。
11、所述步骤s1中的钠源包括：nacl、na2o、nano3、na2s2o3、na2so4、na2co3、na3po4、na2hpo4、ch3coona、c6hnao7、naoh、naf、十二烷基硫酸钠、甘氨酸钠中的一种或多种任意比例混合物。
12、所述步骤s1中的钒源包括：v2o5、v2o3、voso4、nh4vo3、na3vo4、乙酰丙酮钒、乙酰丙酮氧钒中的一种或多种任意比例的混合物。
13、所述步骤s1中的磷源包括：na3po4、na2hpo4、na4p2o7、nh4h2po4、(nh4)2hpo4、h3po4、(nh4)2hpo3、nh4h2po2、亚磷酸二苯酯中的一种或多种任意比例的混合物。
14、所述步骤s1中的氟源包括：naf、h2sif6、hf、nh4f、cf4、caf2、alf3、chf3、c2f6、四丁基氟化铵、聚四氟乙烯中的一种或多种任意比例混合物。
15、所述步骤s1中的过渡金属源包括五种及以上不同金属元素的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物或氢氧化物的混合物；不同金属元素的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物或氢氧化物具体包括：nico3、ni(no3)2·6h2o、mgco3、mgso4、mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、al2(co3)3、cr(no3)3·9h2o、cuso4、cu(no3)2·3h2o、fe(no3)3·9h2o、li2co3、lino3、li2so4、coco3、co(no3)2·6h2o、mnco3、mn(no3)2、caco3、ca(no3)2。
16、所述五种及以上不同金属元素的过渡金属源中，各元素的含量为等摩尔比例。
17、所述步骤s1中的溶剂是无水乙醇、丙酮、去离子水中的一种或多种任意比例混合溶剂。
18、所述步骤s1中的添加剂包括：苯、苯甲酸乙酯、乙酸乙酯、pvdf、dmso、氯仿、dmf、ptfe、peg、thf、ec中的一种或多种任意比例混合物。
19、所述步骤s1中的还原剂包括：石墨烯、乙炔黑、导电碳黑、石墨、介孔碳、碳纳米管、蔗糖、葡萄糖、蔗糖、硫代硫酸钠、亚硝酸钠中的一种或多种任意比例混合物。
20、所述步骤s1中，添加的钠源、钒源、磷源、氟源、过渡金属源的摩尔比例为3:2-x:2:3-η:x，0<x<2,0<η<3。
21、所述步骤s1中，添加剂的质量分数为原料总质量的0.2％～25％。
22、所述步骤s1中，还原剂的质量分数为原料总质量的1％～35％。
23、所述步骤s2中，调控微波干燥的工作功率w，0<w≤2kw，干燥时间为3～30min。
24、所述步骤s4中的气氛包括：氮气、氩气、氢氩混合气或氮氢混合气中的一种；所述氢氩混合气为体积浓度含氢2％的氢氩混合气；所述氮氢混合气为氮气含量为5％体积浓度的氮氩混合气。
25、所述步骤s4中，热力耦合烧结采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料，其特征在于：分子式Na3V2-x(TM)x(PO4)2F3-ηOη/2，其中0<x<2,0<η<3，TM为多种可调过渡金属元素，包括Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Mg、Li、Ca、Zr、Nb、Mo、Cd、Ga、In、Y、Ba、Sn、Sb或Bi；
2.一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求2所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求2所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制
9.根据权利要求2所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，
10.根据权利要求2所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料，其特征在于：分子式na3v2-x(tm)x(po4)2f3-ηoη/2，其中0<x<2,0<η<3，tm为多种可调过渡金属元素，包括ti、cr、mn、fe、co、ni、cu、zn、al、mg、li、ca、zr、nb、mo、cd、ga、in、y、ba、sn、sb或bi；
2.一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种高渗钠高构熵氧氟磷酸钒钠正极材料的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙孝飞，卜庆河，王凌志，梅雪松，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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