申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2022-06-02

公开（公告）日：2024-06-07

公开（公告）号：CN115036477B

主分类号：H01M4/36

分类号：H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.07#授权;2022.09.30#实质审查的生效;2022.09.09#公开

摘要：一种过渡金属磷酸盐类钠离子电池正极材料及其制备方法与应用，属于电池材料合成与应用技术领域。本发明的目的是为了解决现有的钠离子电池，过渡金属磷酸盐正极材料在低温环境下性能不理想的问题，所述正极材料由基体过渡金属磷酸盐和其表面包覆导电层组成；所述过渡金属磷酸盐的化学式为Na3V2PO42F3；所述表面包覆导电层主要组成为碳元素；所述方法具体为固相法和高温烧结技术结合合成过渡金属磷酸盐类钠离子电池正极材料并与以钛酸钠或钛酸为代表的氧化物型负极材料匹配成超低温工作的钠离子电池。制备方法操作简单、重现性好、制备的材料具有优异的低温性能，有望应用于大批量生产。

主权项：1.一种过渡金属磷酸盐类钠离子电池正极材料在低温环境下的应用，所述低温环境下的具体温度范围为-60~0℃，其特征在于：所述正极材料由基体过渡金属磷酸盐和其表面包覆导电层组成；所述过渡金属磷酸盐化学式为Na3V2PO42F3；所述表面包覆导电层主要组成为碳元素；将制备的正极材料在-20℃下进行电化学测试，在1.0~10.0C的电流密度范围内其首次放电比能量在407.3~322.0Whkg范围内，或将该正极材料与钛酸钠负极组成全电池在-20℃下进行测试，该全电池体系在1.0~10.0C的电流密度范围内其放电比容量在108.3~74.9mAhg范围内；所述正极材料的制备方法具体为：步骤一：室温下，按化学式的摩尔比称取钠源、氟源、磷源以及过渡金属源并转移至球磨罐中以150～250rmin的转速球磨10min或者放入研钵中研磨20～30min，进行初步的混合研磨，得到精细粉末；所述钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的一种或多种的混合物；步骤二：称取碳源，将其与精细粉末放入球磨罐混匀，以400～1200rmin匀速球磨8～12h，得到均一组成的湿物料；所述碳源为有机酸，所述有机酸为一水柠檬酸；步骤三：将步骤二所得的均一组成的湿物料真空干燥6小时，得到过渡金属磷酸盐类钠离子电池正极材料的前驱体；步骤四：将所得的前驱体转移至研钵，经过研磨得到粉状前驱体；步骤五：将得到过渡金属磷酸盐类钠离子电池正极材料的粉状前驱体转移至管式炉中，在流动的惰性气氛气流中预烧结3～5h，再在此基础上继续升温至500℃～700℃煅烧5～12h，最后随管式炉自然降温至室温，即得过渡金属磷酸盐类钠离子电池正极材料。

全文数据：

权利要求：

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