CN110224136A - 一种高密度钠离子电池正极材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种高密度钠离子电池正极材料的制备方法及应用。本发明提供了一种高密度钠离子电池正极材料的制备方法，包括：将Na3V2(PO4)3和石墨烯在乙二醇中均匀分散并进行溶剂热反应得到凝胶，将所述凝胶进行干燥皱缩得到高密度钠离子电池正极材料。本发明提供了一种高密度钠离子电池正极材料的制备方法及应用，能有效解决现有钠离子电极材料体积能量和空间利用率较低的技术缺陷。

Description

一种高密度钠离子电池正极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种高密度钠离子电池正极材料及其制备方法。
背景技术
由于传统能源(石油，天然气，煤炭)的枯竭以及随之带来的环境问题，能源革新的浪潮变得迫在眉睫。锂/钠离子电池作为新型的能源材料已经引起了研究者的广泛关注，尽管目前已有部分能源材料实现了商业化，材料的体积能量密度较低的现状，成为了阻碍替代传统能源的主要因素之一。提高材料的体积能量密度，意味着在限制体积内，尽可能将剩余空间内充满活性材料，在最小的体积内，拥有最大比例的活性材料。
石墨烯作为一种典型的二维碳纳米材料，具有良好的拉伸性，化学稳定性，导电性以及表面可功能性，常被引入用于电极材料的制备。在溶液中，石墨烯表面包含了大量的功能性亲水基团和疏水基团，带有极性的亲水基团接受溶液提供的氢离子，与自身氧原子上的孤对电子相结合，疏水基团在溶液中急剧膨胀，使石墨烯形成具有类似网状交联结构的水溶性高分子。分散在溶液中的大分子物质或固体颗粒被石墨烯形成的具有类似网状交联结构的水溶性高分子所笼罩在一起，在水热反应过程中形成液体凝胶。待液体凝胶干燥压缩后，使溶液中所分散的大分子或大颗粒物质发生类似高分子聚合的反应，压缩固体材料颗粒的空间距离，从而提高材料的体积密度。由于结构高度致密的电极材料中引入了石墨烯，石墨烯本身是具有高导电性的碳材料，由石墨烯形成的导电网络交联结构对提高电极材料的离子导电性也起到了很大的作用。在电极材料的浆料调制过程中，可将活性材料直接与粘结剂进行涂布，相比较于传统的电极材料涂布工艺需要加入乙炔黑、导电剂均匀调制后才能在集流体上进行电极片的涂布，乙炔黑的加入将占据一部分活性材料空间，这一工艺缺陷势必牺牲电极材料容量。合成的结构高度致密的电极材料直接与粘结剂调浆后进行涂布，不仅提高了单位体积内电极材料空间利用率，还减小了电池的内阻，使得电极材料在大倍率电流测试下的循环稳定性和库伦效率更高。
基于锂资源储量有限，锂离子电池材料并不优选作为长期发展的战略性电极材料，而自然界中的钠储量远远高于锂储量，发展更具资源优势的钠离子电池材料成为了首选。NASICON结构的聚阴离子型化合物Na3V2(PO4)3作为SIB电池材料被广泛的进行了报道，该材料最高可以提供V5+/V4+,V4+/V3+,V3+/V2+三个钠离子的自由脱嵌，最高理论容量可达176mAh/g。因此，Na3V2(PO4)3是具有较高研究价值的钠离子电池材料之一。在大量的文献报到中，并未对Na3V2(PO4)3的体积能量密度进行研究。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高密度钠离子电池正极材料及其制备方法，能有效解决现有钠离子电极材料体积能量和空间利用率较低的技术缺陷。
本发明主要解决的技术问题是提高电极材料较低体积能量密度的缺陷，增大电极材料的空间利用率，设计出一种结构高度致密的电极材料。并以Na3V2(PO4)3为应用实例，合成了Na3V2(PO4)3/石墨烯高密度钠离子电池正极材料。该复合材料参照了水凝胶的制作原理，利用分散在溶液中的石墨烯表面包含的亲水基团和疏水基团，和石墨烯一起形成具有类似网状交联结构的水溶性高分子，将分散在溶液中的大分子物质或固体颗粒物质笼罩在一起，在从液态凝胶变成气凝胶的过程中，发生类似高分子聚合的反应，使材料颗粒间的接触距离减小，提高空间利用率，从而起到提高电极材料体积能量密度的作用。石墨烯在此过程中，起到了类似胶水粘合的作用。获得的高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料，其密度范围在2.0～2.70g/cm3。所获得的高密度材料Na3V2(PO4)3/石墨烯正极材料，不仅体积能量密度提高了，高倍率下的循环稳定性和容量保持率也比纯相Na3V2(PO4)3更优异。
本发明的另一目的在于提高电极材料在超长循环下的稳定性和高倍率性能。该方法通过制备结构高度致密的电极材料，并引入了石墨烯，在电极浆料的调制过程中，石墨烯替代了传统乙炔黑，直接利用高密度电极材料进行涂布，提高了有限空间内电极材料的含量，高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯正极材料还表现出比Na3V2(PO4)3在高倍率，长循环测试下更优异的电化学性能。
本发明提供了一种高密度钠离子电池正极材料的制备方法，包括：
将Na3V2(PO4)3和石墨烯在乙二醇中均匀分散并进行溶剂热反应得到凝胶，将所述凝胶进行干燥皱缩得到高密度钠离子电池正极材料。
优选的，具体包括以下步骤：
步骤1：将Na3V2(PO4)3和石墨烯在乙二醇中进行超声搅拌分散1～2h，得到分散均匀的Na3V2(PO4)3/石墨烯分散液；
步骤2：将所述Na3V2(PO4)3/石墨烯分散液置于200～260℃烘箱进行12～24h的溶剂热反应得到柱状Na3V2(PO4)3/石墨烯凝胶；
步骤3：将所述柱状Na3V2(PO4)3/石墨烯凝胶置于100～120℃鼓风干燥箱内进行24～48h干燥皱缩，得到高密度钠离子电池正极材料。
优选的，，所述石墨烯在所述乙二醇中的分散浓度为2～2.5mg/mL。
优选的，所述溶剂热反应的温度为200～260℃。
优选的，所述溶剂热反应的时间为12～24h。
优选的，所述Na3V2(PO4)3为碳热还原法制备得到的Na3V2(PO4)3。
优选的，所述碳热还原法所使用的钠源为碳酸钠和/或碳酸氢钠。
优选的，所述碳热还原法所使用的钒源为偏钒酸铵或五氧化二钒。
本发明还提供了一种高密度钠离子电池正极材料，由高密度钠离子电池正极材料的制备方法制得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明利用水凝胶的制作原理，将石墨烯分散在乙二醇中，利用石墨烯表面含有的疏水基团和亲水基团之间产生的交联网络结构，将分散在溶剂中的大颗粒物质笼罩在一起，待溶剂挥发后发生类似高分子聚合的反应，压缩材料的接触空间，提高电极材料的空间利用率，从而提高活性材料的体积密度。高密度材料意味着高体积能量密度，在电池测试过程中，高密度材料表现出了优异于纯相材料的长循环稳定性，高倍率性能以及库伦效率。实现了电极材料高体积比容量的优势。
本发明一种溶剂热法合成高密度钠离子电池正极材料。相比较于传统的电极涂布工艺，进行了一部分的改进。传统的涂布工艺需要加入乙炔黑，提高活性材料的导电性，再和粘结剂一起进行电极浆料的调配，而石墨烯本身是具有高电子导电性的材料，本发明利用石墨烯取代了传统乙炔黑，提高了电极材料中活性物质的比例，石墨烯自身的高导电性也同样增加了活性材料的离子导电性，更有利于充放电过程中电子在电极材料之间的快速传输。
本发明利用一步溶剂热法合成高密度钠离子电池正极材料，实验操作步骤简单，设备要求较低，实验环境干净整洁，实验过程中，避免了强酸强碱等危险化学试剂，安全可靠，绿色环保。并且，实验过程中所使用的溶剂(乙二醇)，可以在反应结束后进行回收，多次循环利用。在实验耗材上，本发明有效的降低了实验成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1中纯相Na3V2(PO4)3和高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料的SEM图；
图2为本发明实施例1中纯相Na3V2(PO4)3和高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料X-射线衍射图；
图3为本发明实施例1中纯相Na3V2(PO4)3与高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料在1C倍率下循环寿命图；
图4为本发明实施例1中高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料的循环寿命图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种高密度钠离子电池正极材料及其制备方法，能有效解决现有钠离子电极材料体积能量和空间利用率较低的技术缺陷。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
制备：
S1.首先将1.1698g偏钒酸铵溶解100mL去离子水中，并在80℃的恒温水浴内搅拌，直到偏钒酸铵完全变成澄清透明的淡黄色溶液。称量0.8188g碳酸钠于30mL去离子水，超声二十分钟，直到碳酸钠完全溶解后，缓慢滴加到偏钒酸铵溶液中。然后称量1.7253g的磷酸二氢铵溶解于50mL去离子水内，并用超声波均匀分散后缓慢滴加到溶液中。最后称量1.6628g的柠檬酸，在加入50mL去离子水之后均匀分散，缓慢滴加到溶液中，待溶液在恒温水浴内搅拌2h后，将溶液倒入陶瓷蒸发皿中，在80℃的鼓风干燥箱内烘干获得淡蓝色的前驱体粉末，并将前驱体粉末在高温管式炉内，以3℃/min的升温速度，升温到800℃恒温8h，保护气氛为N2。便可以获得纯相的Na3V2(PO4)3黑色粉末。
S2.量取一定量的石墨烯分散液于蒸发皿中，待冰箱内-12℃冰冻6h后，将蒸发皿放置于冷冻干燥机内，干燥48h后，获得石墨烯粉末。
S3.称量上述获得的Na3V2(PO4)3(1.0083g)和石墨烯(137.5mg)粉末超声搅拌于45mL乙二醇中，待完全分散后，快速的将其置于50mL水热反应釜内，进行24h的水热反应，便可以获得高密度的柱状Na3V2(PO4)3/石墨烯柱状凝胶。(备注：石墨烯的浓度为2.5mg/mL，载量为12％，溶剂热反应分散液占据反应釜总体积分数的95％，在进行溶剂热反应前，需要将烘箱温度升到到260℃再进行反应。)
S4.待24h溶剂热反应结束后，取出反应釜内的柱状Na3V2(PO4)3/石墨烯凝胶，并放置于120℃的鼓风干燥箱内进行24的干燥处理后，便可以获得结构高度致密的Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料，其密度范围大约在2.0～2.70g/cm3。
对本发明实施例1制备得到的Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料性能分析：本实施例所获得的Na3V2(PO4)3/石墨烯液体凝胶在干燥前和干燥后都保持稳定的自支撑结构。在经过干燥压缩后，所获得的高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯体积大约为干燥前柱状凝胶体积的1/60。
图1为实施例1所得的纯相Na3V2(PO4)3和高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料的SEM图，如图1所示，a，b分别为Na3V2(PO4)3和高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯的SEM图(扫描电子显微镜)，从图中可以看出，高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯表现出来了较纯相Na3V2(PO4)3更致密的形貌结构，并且，在高密度材料中，Na3V2(PO4)3和石墨烯良好的复合在了一起。
图2为实施例1所得的纯相Na3V2(PO4)3和高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料X-射线衍射图，由图2可知，纯相的Na3V2(PO4)3和复合后的高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯特征衍射峰出现的位置一致，没有任何杂峰的出现。并且，出现的每一个特征衍射峰和PDF卡片中出现的位置也是一致的。
图3为实施例1纯相Na3V2(PO4)3与高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料在1C倍率下进行100周的循环寿命图。可以看出，纯相Na3V2(PO4)3的初使放电容量仅为95.5mAh/g，高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯材料的初始放电容量接近118mAh/g的理论容量，并且，其容量保持也较纯相Na3V2(PO4)3更优异。
图4为实施例1所得高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子电池正极材料高倍率下的循环寿命图。该材料作为正极材料进行测试时，在10C的高倍率下，其容量高达105mAh/g，在经过500圈的循环后，其容量为99.7mAh/g，容量保持率为95％，表明高密度的材料即使在较高测试倍率下，也具有较高的放电容量和容量保持率。
实施例2
制备：
S1.按照化学计量比，称量10mmol的偏钒酸铵溶解于100mL去离子水内，并在80℃的恒温水浴内搅拌直到偏钒酸铵完全的溶解。按照化学计量比分别称量10mmol的磷酸以及碳酸钠(碳酸钠含量过量3％)于60mL去离子水，待完全超声溶解后滴加于溶液中，最后称量碳含量约占整体材料20％的蔗糖，溶解于50mL去离子水，待搅拌2h后，获得蓝色透明的溶液后便可以倒入陶瓷蒸发皿内，在80℃的鼓风干燥箱内烘干24h，获得淡蓝色的Na3V2(PO4)3前驱体粉末。
S2.将所获得的淡蓝色Na3V2(PO4)3前驱体粉末置于高温管式炉内进行煅烧，烧结温度为800℃，恒温时间为8h，升温速率为3℃/min，所使用的惰性保护气氛为N2或者Ar。便可以获得纯相Na3V2(PO4)3粉末。
S3.量取一定量的石墨烯分散液于冷冻干燥机内，进行48h左右的干燥处理，将获得的石墨烯粉末和纯相Na3V2(PO4)3粉末在乙二醇溶液中进行超声搅拌(石墨烯的浓度约为2.5mg/mL，石墨烯在电极材料中的载量约为10％)，待完全分散均匀后，放置于温度已经升高到260℃的烘箱内进行溶剂热反应(分散液占据整个溶剂热反应釜内衬的体积分数为95％)，反应24h后便可以获得Na3V2(PO4)3/石墨烯液体凝胶，将液体凝胶置于120℃的鼓风干燥箱内干燥压缩48h后，便可以获得高密度的Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子正极材料。密度范围大约在2.0～2.70g/cm3。
实施例3
制备：
S1.按照化学计量比，称量10mml的V2O5于500mL烧杯内，后将30mL去离子水滴加到烧杯内搅拌15min。量取30mL的H2O2缓慢滴加于V2O5溶液内，直到V2O5完全溶解，由黄色浑浊溶液变成橘色透明溶液。之后，按照化学计量比称量，磷酸二氢铵，柠檬酸，以及碳酸钠溶解于100mL去离子水中，超声搅拌30min，直到完全溶解后，缓慢滴加到溶液中，搅拌1h后，此时的溶液颜色为橘黄色。便可以将溶液放置于80℃的鼓风干燥箱内进行24h的烘干。获得Na3V2(PO4)3前驱体。并将前驱体在800℃的Ar气氛高温管式炉内进行8h的烧结后，获得黑色纯相Na3V2(PO4)3粉末。
S2.量取适量的石墨烯分散液进行冷冻干燥，将获得的干燥石墨烯粉末和纯相Na3V2(PO4)3在乙二醇中进行超声分散，(此时石墨烯的浓度为2.5mg/mL，石墨烯的载量为12％)，待超声搅拌分散均匀后，置于反应釜内进行温度为260℃，时间为24h的溶剂热反应。(烘箱温度需先升至260℃，分散液占反应釜内衬的体积比95％)便可以获得高密度的Na3V2(PO4)3/石墨烯柱状凝胶，待凝胶在120℃的鼓风干燥箱内进行24h的烘干处理，便可以获得结构高度致密的Na3V2(PO4)3/石墨烯钠离子正极材料。其密度范围为2.0～2.70g/cm3。
实施例4
制备
S1.按照化学计量比称量10mmol V2O5以及5mmol草酸，加入200mL去离子水，并在80℃的恒温水浴锅内搅拌，溶液由初始的黄色浑浊状变成蓝色透明状。称量10mmol含量过量3％的碳酸钠，以及10mmol磷酸二氢铵于同一烧杯内，加入60mL去离子水，并在超声分散仪内超声30min，待碳酸钠和磷酸二氢铵均溶解于去离子水内没有产生任何的沉淀。缓慢滴加于溶液中，待溶液搅拌2h后，置于鼓风干燥箱内烘干，便可以获得Na3V2(PO4)3前驱体。最后取适量的前驱体于高温管式炉内，N2气氛下800℃烧结8h，便可以获得纯相的Na3V2(PO4)3。
S2.量取一定量的石墨烯分散液进行冷冻干燥后获得石墨烯粉末。将一定比例的石墨烯和Na3V2(PO4)3超声均匀搅拌分散于乙二醇溶液中后(石墨烯浓度约为2.5mg/mL，载量在12％，所加入的分散液占据整个反应釜内衬体积的95％)，放入260℃的烘箱内进行12h溶剂热反应。待反应结束后，获得高密度的Na3V2(PO4)3/石墨烯圆柱状凝胶，将圆柱状液体凝胶在100℃鼓风干燥箱内进行48h的缓慢烘干后，便可以获得密度范围在2.0～2.70g/cm3之间的高密度Na3V2(PO4)3/石墨烯电极材料。
显然，如上所述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
将Na3V2(PO4)3和石墨烯在乙二醇中均匀分散并进行溶剂热反应得到凝胶，将所述凝胶进行干燥皱缩得到高密度钠离子电池正极材料。
2.根据权利要求1所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：将Na3V2(PO4)3和石墨烯在乙二醇中进行超声搅拌分散1～2h，得到分散均匀的Na3V2(PO4)3/石墨烯分散液；
步骤2：将所述Na3V2(PO4)3/石墨烯分散液置于200～260℃烘箱进行12～24h的溶剂热反应得到柱状Na3V2(PO4)3/石墨烯凝胶；
步骤3：将所述柱状Na3V2(PO4)3/石墨烯凝胶置于100～120℃鼓风干燥箱内进行24～48h干燥皱缩，得到高密度钠离子电池正极材料。
3.根据权利要求1所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯在所述乙二醇中的分散浓度为2～2.5mg/mL。
4.根据权利要求1所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的温度为200～260℃。
5.根据权利要求1所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应的时间为12～24h。
6.根据权利要求1所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述Na3V2(PO4)3为碳热还原法制备得到的Na3V2(PO4)3。
7.根据权利要求6所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳热还原法所使用的钠源为碳酸钠和/或碳酸氢钠。
8.根据权利要求6所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳热还原法所使用的钒源为偏钒酸铵和/或五氧化二钒。
9.根据权利要求6所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳热还原法所使用的碳源为葡萄糖、蔗糖和柠檬酸中的一种或多种。
10.一种高密度钠离子电池正极材料，其特征在于，由权利要求1～9任意一项所述的高密度钠离子电池正极材料的制备方法制得。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113921812A (zh) * 2021-10-13 2022-01-11 厦门大学 一种超高功率密度钠离子电池及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104934607A (zh) * 2014-03-17 2015-09-23 上海中聚佳华电池科技有限公司 一种钠离子电池电极及其制备方法
CN105375008A (zh) * 2015-11-13 2016-03-02 武汉理工大学 层状Na3V2(PO4)3@rGO纳米复合材料及其制备方法和应用
CN107195877A (zh) * 2017-05-04 2017-09-22 大连理工大学 一种钠离子电池石墨烯/Sb2S3/碳复合材料的制备方法
CN108735983A (zh) * 2018-04-04 2018-11-02 广东工业大学 一种金属纳米颗粒负载于石墨烯水凝胶复合材料及其制备方法和应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104934607A (zh) * 2014-03-17 2015-09-23 上海中聚佳华电池科技有限公司 一种钠离子电池电极及其制备方法
CN105375008A (zh) * 2015-11-13 2016-03-02 武汉理工大学 层状Na3V2(PO4)3@rGO纳米复合材料及其制备方法和应用
CN107195877A (zh) * 2017-05-04 2017-09-22 大连理工大学 一种钠离子电池石墨烯/Sb2S3/碳复合材料的制备方法
CN108735983A (zh) * 2018-04-04 2018-11-02 广东工业大学 一种金属纳米颗粒负载于石墨烯水凝胶复合材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YH JUNG 等: "Graphene-supported Na3V2(PO4)4 as a high rate cathode material for sodium-ion batteries", 《JOUTNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113921812A (zh) * 2021-10-13 2022-01-11 厦门大学 一种超高功率密度钠离子电池及其制备方法
CN113921812B (zh) * 2021-10-13 2023-10-10 厦门大学 一种超高功率密度钠离子电池及其制备方法

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