【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，具体涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、当前，如何开发出高电压(>3.6v vs.na+/na)、资源丰富、使用寿命长的正极材料以规避原材料和成本限制已成为钠离子电池的主要研发方向。
2、在此类研究中，铁基硫酸盐体系由于其丰富的资源、低廉的价格、较高的工作电压(相对于na+/na为3.8v)而被认为是有前途的正极材料之一。然而，铁基硫酸盐体系的低电导率和低稳定性都会严重制约其容量的发挥。目前，国内外对该正极材料的开发研究主要通过在固相球磨过程中加入高导电无机碳(碳纳米管、石墨烯等)来提高其电导率，但无机碳的分散效果受原料和实验条件影响较大，同时其高昂的成本也会减弱该正极材料的市场竞争力。
3、但是不少研究学者开始尝试有机碳源的原位包覆来得到硫酸铁钠正极材料，然而受限于硫酸铁钠材料的固有特性(热稳定性差)，在烧结温度过高，硫酸根便会分解，造成整个材料结构的崩塌，烧结温度的过低，固相扩散的速率变慢，从而使传质速度大幅度降低，延缓整体反应进程，阻碍碳源的碳化降低离子传输效率和电导率。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中包含由铁基硫酸盐制得的钠离子正极材料的电池的循环性能与首次性能较差，从而提供一种钠离子电池正极材料及其制备方法与应用。
2、本专利技术第一方面保护一种钠离子电池正极材料的制备方法，其中，所述制备方法具体步骤包括：
3、s1、将钠源、铁基
4、s2、将所述前驱体进行溅射、烧结，得到钠离子电池正极材料。
5、根据本专利技术，所述钠源包括硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、草酸钠中的至少一种。
6、根据本专利技术，所述铁基硫酸盐包括硫酸亚铁和/或硫酸铁。
7、根据本专利技术，所述硫酸亚铁包括七水硫酸亚铁、五水硫酸亚铁、一水硫酸亚铁、无水硫酸亚铁中的至少一种。
8、根据本专利技术，所述硫酸铁包括九水硫酸铁和/或无水硫酸铁。
9、根据本专利技术，所述水溶性碳源包括抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、乙酸、丙酸、草酸中的至少一种。
10、根据本专利技术，所述钠源中钠元素与铁基硫酸盐中铁元素的摩尔比为1:1-3。
11、根据本专利技术，以钠源与铁基硫酸盐的总质量为基准，所述水溶性碳源的用量为2-30wt％，水的用量为50-80wt％。
12、根据本专利技术，所述喷雾干燥进口温度为150-170℃，出口温度为90-110℃。
13、根据本专利技术，所述溅射采用过渡金属靶材，所述过渡金属包括ni、cu、zn中任意一种。
14、本专利技术中，进行溅射时，先抽真空再通氩气，所述真空的压力范围为4×10-4-6×10-4pa，通入氩气之后的工作压力为8-10pa，所述氩气的气体流量为50-100sccm；所述溅射的电流为100-500ma，电压为100-1200v；所述溅射的时间为10-60min，优选为15min、30min、45min中任意一种。
15、根据本专利技术，所述烧结过程包括：以2-5℃/min的速率升温至270-300℃进行第一阶段烧结，烧结时间为4-7h，再以2-5℃/min的速度升温至350-400℃进行第二阶段烧结，烧结时间为12-24h。
16、本专利技术第二方面保护一种前述的制备方法制得的钠离子电池正极材料。
17、本专利技术第三方面保护一种二次电池，其中，所述二次电池包括前述的钠离子电池正极材料。
18、电池的具体制备方法：将正极材料与导电剂乙炔炭黑、粘结剂pvdf按照质量比为80:10:10混合均匀，加入1-甲基-2吡咯烷酮(正极材料与1-甲基-2吡咯烷酮质量比为4:1)球磨1h，配成浆料均匀涂在铝片上，烘干、压片制成正极片，使用含有1-3mol/l的nac1o4的碳酸丙烯酯(pc)溶液作为电解液，以金属钠片为负极，组装成cr2032扣式电池。
19、本专利技术技术方案，具有如下优点：
20、本专利技术保护一种钠离子电池正极材料的制备方法，其中，所述制备方法具体步骤包括：s1、将钠源、铁基硫酸盐、水溶性碳源和水混合进行喷雾干燥，得到前驱体；s2、将所述前驱体进行溅射、烧结，得到钠离子电池正极材料；本专利技术中采用铁基硫酸盐与水溶性碳源一起使用，能够在提高电导率的同时保持良好的稳定性；采用溅射技术对前驱体进行包覆之后再烧结，能够提高材料稳定性，同时加强离子传输效率和电导率；使得最终制得的包含钠离子电池正极材料的电池具有优异的循环性能、放电比容量与首次效率。
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1.一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁基硫酸盐包括硫酸亚铁和/或硫酸铁；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性碳源包括抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、乙酸、丙酸、草酸中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述钠源包括硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、草酸钠中的至少一种；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其特征在于，以钠源与铁基硫酸盐的总质量为基准，所述水溶性碳源的用量为2-30wt％，水的用量为50-80wt％。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥进口温度为150-170℃，出口温度为90-110℃。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述溅射采用过渡金属靶材，所述过渡金属包括Ni、Cu、Zn中任意一种。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述烧结过
9.一种权利要求1-8中任意一项所述的制备方法制得的钠离子电池正极材料。
10.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括权利要求9所述的钠离子电池正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁基硫酸盐包括硫酸亚铁和/或硫酸铁；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性碳源包括抗坏血酸、柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、乙酸、丙酸、草酸中的至少一种。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述钠源包括硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、草酸钠中的至少一种；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法，其特征在于，以钠源与铁基硫酸盐的总质量为基准，所述水溶性碳源的用量为2-30wt％，水的用量为50-80wt％。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，胡勃，陈玉君，张明龙，赵德，刘晨帆，芮祥，刘开喜，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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