【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池正极材料制备领域，具体涉及一种氮掺杂碳包覆复合na4fe3(po4)2p2o7钠离子电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、在能源短缺以及环境污染的双重压力下，人类社会对于锂离子电池的依赖性将越来越大，对锂的需求量也将越来越高。和锂资源相比较，钠的储量更加丰富、分布更加广泛、更加易于提取。相较于锂离子电池，具有较大储量的钠离子电池更加适合被用在大型储能装置上，钠离子电池毫无疑问将会成为一种十分有潜力的新型储能电池。因此，前景广阔的钠离子电池逐渐进入人们视野，钠离子电池(sibs)被认为是一种有潜力的大规模储能装置。
2、聚阴离子因其更加稳定的结构和循环稳定性及循环过程中小的体积形变等优势，更加适合大规模储能领域的实际需求，其中na4fe3(po4)2p2o7(nfpp)正极材料被视为具有巨大实用潜力的正极材料，这源于nfpp材料较高理论容量(129mah g-1)和优异的循环稳定性。目前nfpp商业化仍然面临诸多问题，研究者在合成这类材料多采用溶胶-凝胶、喷雾干燥等方法，这导致其在大规模生产过程中受到限制，同时这类材料目前多存在导电性差，高倍率下放电表现较差等缺陷需要解决。采用传统的固相法，在大规模生产过程中有着巨大优势，通过氮掺杂碳包覆复合的方式可以有效提高该材料的导电性能，有望获得长寿命以及高循环的钠离子电池正极材料。
技术实现思路
1、基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供氮掺杂碳包覆复合na4fe3(po4)2p2o7钠离子电池正
2、本专利技术为实现目的，采用如下技术方案：
3、本专利技术首先提供了氮掺杂碳包覆复合na4fe3(po4)2p2o7钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤1、将钠源、铁源、磷源按照摩尔比4：3：4混合均匀；
5、步骤2、将步骤1所得混合物在惰性气体保护气氛中200～400℃煅烧1～10小时；
6、步骤3、将步骤2所得产物与碳源、氮源以球磨或砂磨的形式混合均匀，得到前驱体；将所述前驱体在惰性气体保护气氛中400～800℃煅烧1～24h，即获得氮掺杂碳包覆复合na4fe3(po4)2p2o7钠离子电池正极材料；
7、或者：将步骤2所得产物与碳源以球磨或砂磨的形式混合均匀，得到前驱体；将所述前驱体在含氮源气氛中400～800℃煅烧1～24h，即获得氮掺杂碳包覆复合na4fe3(po4)2p2o7钠离子电池正极材料。
8、进一步地，步骤1中，所述钠源为碳酸钠、磷酸二氢钠、氢氧化钠、乙酸钠、磷酸钠和柠檬酸钠中的一种或几种，所述铁源为磷酸铁、硝酸铁、乙酸铁、氯化铁、硫酸铁、焦磷酸铁、三氧化二铁、四氧化三铁和铁粉中的一种或几种，所述磷源为磷酸铁、磷酸二氢钠、次亚磷酸钠、次磷酸钠、磷酸、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或几种。
9、进一步地，步骤2与步骤3中，所述惰性气体为氩气、氮气或氢氩混合气。
10、进一步地，步骤3中，所述碳源为无机碳源与有机碳源中的任意一种或多种；所述无机碳源为石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、超导电炭黑、科琴黑或乙炔黑；所述有机碳源为柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、淀粉、维生素、草酸、抗坏血酸、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、丁醇、戊醇、甲酸、乙酸、丙酸、乳酸或丁酸。
11、进一步地，步骤3中，所述氮源为吡咯及其化合物、吡啶及其化合物、三聚氰胺、二氰二胺、对苯二胺、六甲基四胺、三乙醇胺、甲胺盐酸盐、葡甲胺、乙胺及其化合物、丙胺及其化合物中的一种或几种。
12、进一步地，步骤3中，所述含氮源气氛是通入惰性气体同时带入吡咯及其化合物、吡啶及其化合物等含氮蒸汽进行蒸汽熏蒸，或者直接通入氨气进行熏蒸。
13、进一步地，所得氮掺杂碳包覆复合na4fe3(po4)2p2o7钠离子电池正极材料中，碳包覆层和所掺杂氮的总质量百分比为2～15％。
14、与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
15、本专利技术通过氮掺杂碳包覆na4fe3(po4)2p2o7钠离子电池正极材料的复合，显著提高了混合磷酸铁钠正极材料的导电性能，提高了循环稳定和倍率性能，且本专利技术的制备方法具备流程短、过程简单、能耗低、成本小等优点，适合大规模生产钠离子电池正极材料。
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1.氮掺杂碳包覆复合Na4Fe3(PO4)2P2O7钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述钠源为碳酸钠、磷酸二氢钠、氢氧化钠、乙酸钠、磷酸钠和柠檬酸钠中的一种或几种，所述铁源为磷酸铁、硝酸铁、乙酸铁、氯化铁、硫酸铁、焦磷酸铁、三氧化二铁、四氧化三铁和铁粉中的一种或几种，所述磷源为磷酸铁、磷酸二氢钠、次亚磷酸钠、次磷酸钠、磷酸、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2与步骤3中，所述惰性气体为氩气、氮气或氢氩混合气。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述碳源为无机碳源与有机碳源中的任意一种或多种；所述无机碳源为石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、超导电炭黑、科琴黑或乙炔黑；所述有机碳源为柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、淀粉、维生素、草酸、抗坏血酸、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、丁醇、戊醇、甲酸、乙酸、丙酸、乳酸或丁酸。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述氮源为吡
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述含氮源气氛是通入惰性气体同时带入含氮蒸汽进行蒸汽熏蒸，或者直接通入氨气进行熏蒸。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所得氮掺杂碳包覆复合Na4Fe3(PO4)2P2O7钠离子电池正极材料中，碳包覆层和所掺杂氮的总质量百分比为2～15％。
8.一种权利要求1～7中任意一项所述制备方法所制得的氮掺杂碳包覆复合Na4Fe3(PO4)2P2O7钠离子电池正极材料。
9.一种权利要求8所述氮掺杂碳包覆复合Na4Fe3(PO4)2P2O7钠离子电池正极材料在钠离子电池中的应用。
10.一种钠离子电池，其特征在于，采用权利要求8所述的氮掺杂碳包覆复合Na4Fe3(PO4)2P2O7钠离子电池正极材料。
...【技术特征摘要】
1.氮掺杂碳包覆复合na4fe3(po4)2p2o7钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述钠源为碳酸钠、磷酸二氢钠、氢氧化钠、乙酸钠、磷酸钠和柠檬酸钠中的一种或几种，所述铁源为磷酸铁、硝酸铁、乙酸铁、氯化铁、硫酸铁、焦磷酸铁、三氧化二铁、四氧化三铁和铁粉中的一种或几种，所述磷源为磷酸铁、磷酸二氢钠、次亚磷酸钠、次磷酸钠、磷酸、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2与步骤3中，所述惰性气体为氩气、氮气或氢氩混合气。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述碳源为无机碳源与有机碳源中的任意一种或多种；所述无机碳源为石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、超导电炭黑、科琴黑或乙炔黑；所述有机碳源为柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、淀粉、维生素、草酸、抗坏血酸、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、丁醇、戊醇、甲酸、乙酸、丙酸、乳酸或丁酸。
5.根据权...
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