磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法、钠离子电池技术

技术编号：43713305 阅读：15 留言：0更新日期：2024-12-18 21:26

本申请提供了磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法、钠离子电池，磷酸焦磷酸铁钠正极材料的分子式为Na<subgt;4</subgt;Fe<subgt;3</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;P<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;/D<subgt;1</subgt;D<subgt;2</subgt;，其中，D<subgt;1</subgt;为第一导电剂，第一导电剂为金属氧化物，第二导电剂为磷酸盐，D<subgt;2</subgt;为第二导电剂，磷酸焦磷酸铁钠正极材料中钠元素、铁元素、磷元素、第一导电剂及第二导电剂之间的摩尔比为(4.0～4.1):(2.8～3.0):(3.0～3.1):(0.001‑0.0.005):(0.05‑0.10)。本实施例的第一导电剂增加了晶格体积，进而增加了Na+和掺杂离子的传导通道，具有更高的电子电导率；第二导电剂的磷酸盐对磷酸铁纳颗粒的表层形成包覆点，减缓了形成磷酸焦磷酸铁钠正极材料电化学反应过程中的界面效应，进而提升磷酸焦磷酸铁钠正极材料的电化学性能，提高了电化学比容量。

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【技术实现步骤摘要】

本申请属于锂电池，尤其涉及一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法、钠离子电池。

技术介绍

1、目前钠离子电池正极材料中研究相对广泛材料包括聚阴离子型材料，但铁基聚阴离子型材料的nafepo4的结构中没有na+的输送通道，因此没有电化学活性；而铁基聚阴离子型材料的na2fep2o7由于只有一个na+离子能进行电荷传输，因此电化学容量偏低。

2、现有技术存在铁基聚阴离子型材料的电化学活性低且电化学容量低的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种磷酸铁锂正极材料及其制备方法、钠离子电池，旨在一定程度上解决铁基聚阴离子型材料的电化学活性低且电化学容量低的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的分子式为na4 fe3(po4)2p2o7/d1d2；

3、其中，d1为第一导电剂，所述第一导电剂为金属氧化物，第二导电剂为磷酸盐，d2为第二导电剂，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料中钠元素、铁元素、磷元素、第一导电剂及第二导电剂之间的摩尔比为(4.0～4.1):(2.8～3.0):(3.0～3.1):(0.001-0.0.005):(0.05-0.10)；

4、所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料中na4fe3(po4)2p2 o7、nafepo4及na2fep2o7之间的比例为预设比例。

5、在本申请实施例中，与现有技术的铁基聚阴离子型材料的电化学活性低且电化学容量低相比，由于按预先设定的摩

6、第二方面，本申请实施例提供了一种如第一方面中任一项所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法，包括：

7、s1，将钠源的钠元素、铁源的铁元素、磷源的磷元素、第一导电剂及第二导电剂按预设摩尔比混合，得到第一混合液；

8、s2，将所述第一混合液、碳源与水混合，得到第二混合液；

9、s3，将所述第二混合液研磨至预设颗粒粒径并进行干燥，得到前驱体粉末；

10、s4，将所述前驱体粉末匀速升温至500℃～700℃后，在保护气氛中进行保温，保温结束后进行气碎破碎，得到所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料。

11、在本申请实施例中，与现有技术固相或液相等方法生成的nafepo4不存在电化学活性及na2fep2o7只有1个na+能进行脱嵌相比，由于各预设摩尔比的原料先在液相中混合研磨干燥造粒，再在保护气氛中进行保温烧结，从而能让第一导电剂进行有效的掺杂，在保护气氛中提高了磷酸焦磷酸铁钠正极材料颗粒表面碳包覆层的均匀性，并让第二导电剂在磷酸铁纳颗粒的表层形成包覆点，碳包覆层作为保护层减缓了电解质与正极材料的反应，从而增强了正极材料的稳定性，提高了正极材料的离子电导率，并提供了更稳定的电化学反应界面，进而提高了磷酸焦磷酸铁钠正极材料的电化学性能。

12、第三方面，本申请实施例提供了一种钠离子电池，钠离子电池的正极包括如第一方面内容中任一项所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，或如第二方面内容中任一项所述的制备方法得到的磷酸焦磷酸铁钠正极材料。

13、本申请实施例的钠离子电池的正极由于包括了第一方面内容中的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，或第二方面内容中的制备方法得到的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，从而提高了钠离子电池的电化学性能。

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【技术保护点】

1.一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的分子式为Na4 Fe3(PO4)2P2O7/D1D2；

2.如权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述钠源、所述铁源、所述磷源、所述第一导电剂、所述第二导电剂与所述碳源之间的总质量与所述水的质量比为(1～3):(1～7)。

3.如权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的颗粒粒径D50为0.6μm～1.5μm。

4.如权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述铁源包括磷酸铁、氧化铁、草酸亚铁、铁粉、硝酸铁中的至少一种；

5.一种如权利要求1至4中任一项所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括：

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述研磨的方式为先进行球磨，再进行砂磨；

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的参数：球磨温度为25℃～35℃，球磨时间为0.5h～4h，球磨转速为800rpm～2000rpm；

8.如权利要求

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛还包括还原性气体；所述还原性气体包括一氧化碳或氢气中的至少一种；所述还原性气体的体积占所述保护气氛总气体体积的2％～8％。

10.一种钠离子电池，其特征在于，钠离子电池的正极包括如权利要求1至4中任一项所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，或如权利要求5至9中任一项所述的制备方法得到的磷酸焦磷酸铁钠正极材料。

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【技术特征摘要】

1.一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的分子式为na4 fe3(po4)2p2o7/d1d2；

3.如权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的颗粒粒径d50为0.6μm～1.5μm。

4.如权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述铁源包括磷酸铁、氧化铁、草酸亚铁、铁粉、硝酸铁中的至少一种；

5.一种如权利要求1至4中任一项所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括：

6.如权利要求1所述的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，吴伟民，王跃林，严奉乾，谭正兰，禹梦，蒋文佳，
申请(专利权)人：湖南裕能新能源电池材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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