一种碳包覆磷酸钛锰钠复合材料及其制备方法和在钠离子电池中的应用技术

本发明专利技术公开了一种Na3MnTi(PO4)3/C复合材料及其制备方法和在钠离子电池中的应用，该复合材料是由碳层包覆Na3MnTi(PO4)3颗粒构成；其合成方法是利用有机物充当还原剂及碳源，以价格低廉的锰源、钛源为原料，通过固相法合成具有优异性能的碳包覆Na3MnTi(PO4)3复合正极材料，该制备方法简单易行，条件温和，产率高，制备的复合材料作为钠离子电池正极材料应用时，表现出高能量密度、高工作电压、良好的循环稳定性能以及优异的倍率性能。

Carbon coating titanium phosphate manganese sodium composite material, preparation method thereof and application in sodium ion battery

The invention discloses a Na3MnTi (PO4) 3/C composite material and its preparation method and application in sodium ion batteries, the composite material is made of carbon coated Na3MnTi (PO4) 3 particles; the synthesis method is to act as a reducing agent and carbon source utilization of organic matter, manganese source and low price of titanium source as raw materials by solid phase synthesis method has excellent properties of carbon coated Na3MnTi (PO4) 3 composite cathode materials, the preparation method is simple, mild condition, high yield, the prepared composite materials used as cathode materials of sodium ion battery, exhibit the cyclic stability of high energy density, high voltage, good and excellent rate performance.

【技术实现步骤摘要】
一种碳包覆磷酸钛锰钠复合材料及其制备方法和在钠离子电池中的应用
本专利技术涉及一种钠离子正极材料，特别涉及一种碳包覆Na3MnTi(PO4)3构成的复合材料和固相合成Na3MnTi(PO4)3/C的方法，以及Na3MnTi(PO4)3/C作为钠离子正极材料的应用，属于钠离子电池领域。
技术介绍
随着锂离子电池已经在3C产品及电动车领域取得了快速发展，并表现出良好的发展前景的同时，由于金属锂资源在地壳丰度的匮乏，锂离子电池难以满足在大型储能领域中的大规模应用，其制造成本也将随锂资源的匮乏呈不断上升的趋势。与锂元素相比，钠元素在地壳中储量丰富且来源更加广泛，且钠元素与锂在元素周期表中处于同一主族，所以与锂有着相似的理化性质。因此，相对低廉的制造成本及与锂离子电池相媲美的钠离子电池成为一种最具潜力的可实现产业的大规模储能用的电池体系。然而，由于钠离子的离子半径要比锂离子的离子半径大，使得在动力学上钠离子在电极材料中嵌入与脱出比锂离子更加困难，且钠离子相对较正的氧化还原电位和较大的原子质量，使得钠离子电池正极材料的电压偏低，能量密度不高。因此，提高钠离子电池正极材料电压及能量密度的成为研究的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Na3MnTi(PO4)3/C复合材料，其特征在于：由碳包覆Na3MnTi(PO4)3颗粒构成。

【技术特征摘要】
1.一种Na3MnTi(PO4)3/C复合材料，其特征在于：由碳包覆Na3MnTi(PO4)3颗粒构成。2.根据权利要求1所述的Na3MnTi(PO4)3/C复合材料，其特征在于：Na3MnTi(PO4)3颗粒粒径为100～2000nm，碳包覆层厚度5～50nm。Na3MnTi(PO4)3具有三方晶系，空间群为3.权利要求1或2所述的Na3MnTi(PO4)3/C复合材料的制备方法，其特征在于：将钠源、磷源、钛源、锰源和碳源球磨混合后，置于保护气氛中，先升温至300～400℃烧结，再升温至500～900℃烧结，即得。4.根据权利要求3所述的Na3MnTi(PO4)3/C复合材料的制备方法，其特征在于：钠源、磷源、钛源和锰源的用量按Na:P:Ti:Mn的摩尔比为2.6～3.4:3:0.8～1.2:0.8～1.2计量；所述碳源的用量为生成的Na3MnTi(PO4)3/C复合材料质量的5％～300％。5.根据权利要求4所述的Na3MnTi(PO4)3/C复合材料的制备方法，其特征在于：所述钠源包括碳酸钠、碳酸氢钠、乙酸钠、草酸钠、硝酸钠、硫酸钠、硫酸氢钠、柠檬酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、草酸钠中至少一种；所述磷源包括磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠中至少一种；所述钛源包括二氧化钛、硫酸氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治安，赖延清，陈晓彬，尚国志，李煌旭，肖志伟，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43