本发明公开了一种单晶氟磷酸氧钒钠/碳正极材料及其制备方法和应用,将钒源和碳源在溶剂中加热还原,之后加入钠源、磷源和氟源,搅拌混合均匀,在120~200℃水热1~50h,将得到的氟磷酸氧钒钠在惰性气氛下,350~800℃退火0.1~50h,得到无定形碳包覆的氟磷酸氧钒钠正极材料;碳源被用作还原剂,碳源含量为将五价或者四价钒还原成三价钒所需量的105%~130%,过量的碳源用于原位碳包覆。

本发明采用同时提高材料电子电导率和结构稳定性的策略，通过水热合成单晶和结合高温退火原位碳包覆的方法，制备出单晶氟磷酸氧钒钠/碳复合材料。本发明制备得到的单晶氟磷酸氧钒钠/碳复合材料，经X射线衍射测试符合氟磷酸氧钒钠的四方相晶型结构，同时电化学性能测试结果表明不同形貌的单晶材料循环稳定性优异，容量倍率性能显著增强。该材料通过原位碳包覆和合成单晶的方法改善氟磷酸氧钒钠本征电子电导率和结构稳定性差的问题,有效提高材料的容量、倍率和循环性能。

锂离子电池自20世纪90年代商业化应用以来，已广泛用于3C电子产品、电动汽车、大规模储能设备中，加剧了锂资源的用量，大幅推高了锂离子电池的价格，开发一种低成本高性能长寿命的新型储能电池迫在眉睫。由于钠(-2.71V)接近于锂的标准氧化还原电位(-3.04V)，因此钠离子电池同样具有较高的工作电压；同时，地壳中钠的储存量丰富可以达到2.83％，远远高于锂元素(0.0065％)，因此钠离子电池成本低廉，以及钠离子电池在电解液中具有较高的去溶剂化能力，这些都使得钠离子电池未来在性价比高的低速电动车、电动工具和储能等领域具有良好的应用前景。此外，铝箔可用作钠离子电池中的集流体从而替代锂离子电池中负极集流体铜箔，这不仅可以显着降低钠离子电池的价格，还可以减轻集流体的重量并解决过放电问题。作为电池中成本最高和决定电池工作电压的关键材料——高性能的正极储钠材料，是目前研究的重点。

氟磷酸氧钒钠，具有稳定的三维开放性框架结构，可允许钠离子在三个方向上可逆脱嵌且结构变化很小，具有较高的理论容量(130mAh g-1)和高的平均工作电压(～3.8V)，是一种极有前途的钠离子电池正极材料。但是由于氟磷酸氧钒钠自身较低的电子电导率以及多晶材料易破碎脱落等特点，严重影响材料的电化学性能和应用步伐。

本法明在钠离子电池正极材料领域有着广泛的应用前景。

发明人：李龙 朱小龙 丁书江 孙泽慧 李雁淮 宋忠孝 

西安交通大学（Xi’an Jiaotong University），简称“西安交大”，位于陕西省西安市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学，由教育部与国家国防科技工业局共建，位列国家“双一流”， 首批进入国家“211工程”和“985工程”，是国家“七五”“八五”重点建设高校，入选“珠峰计划”“强基计划”“2011计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、卓越法律人才教育培养计划，是环太平洋大学联盟、九校联盟（C9） 、中国大学校长联谊会、全球能源互联网大学联盟、中俄综合性大学联盟 、中俄交通大学联盟、CDIO工程教育联盟、丝绸之路大学联盟成员高校，是中国人工智能教育联席会理事长单位、学位授权自主审核单位，是中国三所开设少年班高校之一。

通过氟元素含量控制得到单晶氟磷酸氧钒钠/碳复合材料，氟元素含量对单晶材料的产率有重要的影响作用，单晶材料充放电过程中体积变化小，且不会发生破碎和脱落现象，可以有效提高材料的结构稳定性。2)本发明碳源被用作还原剂，将V5+还原为V3+，还原剂含量为将五价或者四价钒还原成三价钒所需量的105％～130％，过量的碳源用于原位碳包覆，通过原位碳包覆，可以大幅提高材料颗粒表面的电子电导率；3)本发明单晶氟磷酸氧钒钠/碳复合材料的制备方法工艺简单、性能优越，易实现规模化生产，对钠离子电池的商业化有重要意义。

本发明制备得到的单晶氟磷酸氧钒钠/碳复合材料，经X射线衍射测试符合氟磷酸氧钒钠的四方相晶型结构，同时电化学性能测试结果表明不同形貌的单晶材料循环稳定性优异，容量倍率性能显著增强。

为促进科学技术产业化的发展，希望能够充分利用对方广泛的市场资源优势和科研平台能力，实现技术研发与市场营运的直接联盟。为使新技术尽快转化为生产力，希望实行技术合作开发联营生产和产值提成的方式紧密合作。希望合作方能够负责组建生产公司及工商、税务经营手续和必要的启动资金；在双方合作期间，我方对该产品不断创新和改进。

企业实施科技成果转移转化，采取以下方式并达到相应的目的：

一是开发新的产品或服务，以培育新的市场竞争力；

二是开发新的工艺，以提质、降本、降耗、增能、增效；

三是完善管理，优化流程，以强化对企业生产经营的控制力；

四是进入新的市场，以扩大市场规模；

五是培育新的能力，以取得新的优势；

六是完善经营管理的体制机制，以提高效益。

希望与企业、科学技术研究开发机构、高等学校和其他组织建立优势互补、分工明确、成果共享、风险共担的合作机制，按照市场机制联合组建研究开发平台、技术创新联盟、创新联合体等，协同推进研究开发与科技成果转化。