1.一种碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,所述正极材料中,由磷酸钒钠和第一碳层构成的Na3V2(PO4)3/C复合颗粒被包裹于作为第二碳层的碳网中;所述作为第二碳层的碳网厚度为34nm~48nm;
所述碳掺杂磷酸钒钠正极材料按照如下方法进行制备,所述制备方法包括以下步骤:(1)将碳源、磷源、钒源和钠源溶于水中,混合后得到溶液;
(2)将步骤(1)所述溶液进行混合并加热,形成蓝色溶胶,将所述蓝色溶胶进行干燥得到干凝胶;
(3)将步骤(2)所述干凝胶在非氧化性气氛下,经过两段煅烧,自然降温得到Na3V2(PO4)3/C;
(4)将三羟甲基氨基甲烷溶液与酸混合,得到pH为8.3-8.7的缓冲溶液,将步骤(3)所述Na3V2(PO4)3/C和多巴胺盐酸盐分散到所述缓冲溶液中,混合,固液分离,干燥后得到粉末状物质;
(5)将步骤(4)所述粉末状物质在氩气气氛下,经过两段煅烧,随炉冷却后即得所述碳掺杂磷酸钒钠。
2.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,所述正极材料中,以正极材料的总质量为100%计,第一碳层和第二碳层的碳总计的质量百分比为2.38wt%~
6.15wt%。
3.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,以所述正极材料的总质量为100%计,第一碳层的质量百分比为2.11wt%~2.97wt%。
4.根据权利要求3所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,以所述正极材料的总质量为100%计,第一碳层的质量百分比为2.11wt%。
5.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,以所述正极材料的总质量为100%计,第二碳层的质量百分比为0.25wt%~4.05wt%。
6.根据权利要求5所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,以所述正极材料的总质量为100%计,第二碳层的质量百分比为1.21wt%。
7.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,所述作为第二碳层的碳网厚度为40nm。
8.根据权利要求1所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料,其特征在于,所述Na3V2(PO4)3/C复合颗粒的粒径为3μm~11μm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)将碳源、磷源、钒源和钠源溶于水中,混合后得到溶液;
(2)将步骤(1)所述溶液进行混合并加热,形成蓝色溶胶,将所述蓝色溶胶进行干燥得到干凝胶;
(3)将步骤(2)所述干凝胶在非氧化性气氛下,经过两段煅烧,自然降温得到Na3V2(PO4)3/C;
(4)将三羟甲基氨基甲烷溶液与酸混合,得到pH为8.3-8.7的缓冲溶液,将步骤(3)所述Na3V2(PO4)3/C和多巴胺盐酸盐分散到所述缓冲溶液中,混合,固液分离,干燥后得到粉末状物质;
(5)将步骤(4)所述粉末状物质在氩气气氛下,经过两段煅烧,随炉冷却后即得所述碳掺杂磷酸钒钠。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的碳源包括柠檬酸、草酸、葡萄糖、硬脂酸、抗坏血酸、柠檬酸铵或柠檬酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的磷源包括磷酸二氢铵和/或磷酸。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的钒源包括五氧化二钒、偏钒酸铵、偏钒酸钠或焦钒酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述的钠源包括氢氧化钠、碳酸钠、磷酸二氢钠、硝酸钠、碳酸氢钠、乙酸钠、柠檬酸钠、偏钒酸钠或焦钒酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
14.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述碳源、磷源、钒源和钠源按照碳源、磷源、钒源、钠源的顺序依次溶于水中。
15.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述水为去离子水。
16.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述混合为搅拌混合。
17.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述钠源,钒源和磷源的加入量满足Na:V:P的元素摩尔比例为3:2:3。
18.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述钠源和碳源的加入量满足Na:C的元素摩尔比例为1:2~3。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述钠源和碳源的加入量满足Na:C的元素摩尔比例为1:2。
20.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述的混合为搅拌混合。
21.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述的加热为水浴加热,所述水浴加热的温度为70℃~90℃。
22.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述的干燥过程使用烘箱进行。
23.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述的干燥过程温度为70℃~90℃。
24.根据权利要求23所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述的干燥过程温度为80℃。
25.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的干凝胶在煅烧前经过研磨过筛,所述过筛过程使用的筛子为150目~250目。
26.根据权利要求25所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的干凝胶在煅烧前经过研磨过筛,所述过筛过程使用的筛子为200目。
27.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的非氧化性气氛包括氮气和/或氩气。
28.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的两段煅烧,第一段煅烧温度为300℃~400℃。
29.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的两段煅烧,第一段煅烧时间为2h~4h。
30.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的两段煅烧,第二段煅烧温度为750℃~800℃。
31.根据权利要求30所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的两段煅烧,第二段煅烧温度为800℃。
32.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述的两段煅烧,第二段煅烧时间为6h~8h。
33.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的三羟甲基氨基甲烷溶液浓度为0.3mol/L~0.7mol/L。
34.根据权利要求33所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的三羟甲基氨基甲烷溶液浓度为0.5mol/L。
35.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述酸的加入方式为逐滴滴加。
36.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的酸为盐酸,所述盐酸浓度为0.1mol/L~1mol/L。
37.根据权利要求36所述的方法,其特征在于,所述盐酸浓度为1mol/L。
38.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述Na3V2(PO4)3/C和多巴胺盐酸盐的加入方式为先加入Na3V2(PO4)3/C,超声分散0.5h,再加入多巴胺盐酸盐。
39.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的多巴胺盐酸盐分散后的浓度为1mg/mL~10mg/mL。
40.根据权利要求39所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的多巴胺盐酸盐分散后的浓度为1mg/mL~2mg/mL。
41.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述的混合为连续搅拌。
42.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述连续搅拌的温度为20℃~30℃。
43.根据权利要求42所述的方法,其特征在于,所述连续搅拌的温度为25℃。
44.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述连续搅拌的时间为12h~36h。
45.根据权利要求44所述的方法,其特征在于,所述连续搅拌的时间为24h。
46.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(4)所述固液分离为离心分离并洗涤。
47.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述的两段煅烧,第一段煅烧温度为300℃~400℃。
48.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述的两段煅烧,第一段煅烧时间为2h~4h。
49.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述的两段煅烧,第二段煅烧温度为750℃~800℃。
50.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,步骤(5)所述的两段煅烧,第二段煅烧时间为3h~5h。
51.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)将氢氧化钠、磷酸二氢铵、偏钒酸铵和柠檬酸以柠檬酸、磷酸二氢钠、偏钒酸铵、氢氧化钠的顺序溶于去离子水中,搅拌后得到溶液,其中,Na:V:P的元素摩尔比例为3:2:3,Na:C的元素摩尔比为1:2~3;
(2)将步骤(1)所述溶液进行70℃~90℃的水浴搅拌直至形成蓝色溶胶后,转移到烘箱中烘干得到干凝胶,所述干燥温度为80℃;
(3)将步骤(2)所述干凝胶研磨后用200目筛子过筛,在氮气气氛下以300℃~400℃煅烧2h~4h,再升温到750℃~800℃煅烧6h~8h,自然降温得到Na3V2(PO4)3/C;
(4)配制浓度为0.5mo/L的三羟甲基氨基甲烷的溶液,逐滴加入1mol/L的盐酸并不断搅拌,直至pH达到8.3-8.7得到缓冲溶液,将步骤(3)所述Na3V2(PO4)3/C分散到所述缓冲溶液中,超声0.5h,随后加入多巴胺盐酸盐,所述多巴胺盐酸盐在缓冲溶液中浓度为1mg/mL~
10mg/mL,25℃下连续搅拌24h,离心、洗涤、干燥得到粉末状物质;
(5)将步骤(4)所述粉末状物质在氩气气氛下,300℃~400℃下,煅烧2h~4h,再升温到
750℃~800℃下煅烧3h~5h,随炉冷却后,得到所述碳掺杂的磷酸钒钠。
52.根据权利要求1-8任一项所述的碳掺杂磷酸钒钠正极材料的用途,其特征在于,所述正极材料用作钠离子电池正极材料。