一种磷酸铁钠正极材料的改性方法和改性磷酸铁钠正极材料技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁钠正极材料的改性方法，包括以下步骤：S1、将磷酸铁钠、掺杂剂和EDOT加入去离子水中，搅拌均匀，得到混合液A；S2、向所述混合液A中缓慢加入分散剂，然后在搅拌下滴加氧化剂的水溶液，滴加完毕后搅拌反应，反应完毕后固液分离，将得到的固体物质清洗、干燥，即得。本发明专利技术还公开了上述方法制得的改性磷酸铁钠正极材料。本发明专利技术通过在磷酸铁钠表面形成复合有机包覆层，显著提升了磷酸铁钠正极材料的电子电导率，并减少了电解液与正极材料的副反应，从而极大地改善正极材料的电化学性能。学性能。学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁钠正极材料的改性方法和改性磷酸铁钠正极材料


[0001]本专利技术涉及钠离子电池电极材料
，尤其涉及一种磷酸铁钠正极材料的改性方法和改性磷酸铁钠正极材料。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车销量增加，对应的锂离子动力电池需求也不断增加，但我国的锂资源储量较低，约占世界的6％，且多为难以开采的、提纯的盐湖锂，这种战略性资源的稀缺极大地影响了我国新能源事业的发展，因此，寻找可以替代锂离子电池的电化学储能器件已逐步成为当今社会所研究的热点。其中，钠离子电池作为充放电机理与锂离子电池有相同的储能器件，获得了广大研究人员的关注。目前商业化最为成功的锂离子电池正极材料LiFePO4(磷酸铁锂)就是橄榄石型化合物。与其相对的橄榄石型钠离子电池正极材料NaFePO4同样具有电化学活性。磷酸铁钠正极材料同样具有较好的结构稳定性、优异的安全性能、优异的循环稳定性和价格低廉等优势点备受研究者的青睐。但磷酸铁钠材料放电容量不高，离子导电性差等，这些都制约着磷酸铁钠材料正极材料的进一步发展。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种磷酸铁钠正极材料的改性方法和改性磷酸铁钠正极材料。
[0004]本专利技术提出的一种磷酸铁钠正极材料的改性方法，包括以下步骤：
[0005]S1、将磷酸铁钠、掺杂剂和EDOT加入去离子水中，搅拌均匀，得到混合液A；
[0006]S2、向所述混合液A中缓慢加入分散剂，然后在搅拌下滴加氧化剂的水溶液，滴加完毕后搅拌反应，反应完毕后固液分离，将得到的固体物质清洗、干燥，即得。
[0007]其中，磷酸铁钠可以采用常规方法制备。优选地，所述磷酸铁钠为水热法合成得到；优选地，所述磷酸铁钠的合成方法如下：在封闭的反应器中，将可溶性亚铁盐、氢氧化钠和磷酸二氢铵为原料，水溶液为反应介质，在还原剂的存在下，在高温高压下进行水热反应，得到磷酸铁钠。优选地，所述可溶性亚铁盐为硫酸亚铁。优选地，所述硫酸亚铁、氢氧化钠和磷酸二氢铵的摩尔比为1∶3∶1。优选地，所述磷酸铁钠的合成方法如下：将适量抗坏血酸溶解于去离子水中，然后添加硫酸亚铁和磷酸二氢铵充分溶解，再缓慢加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，然后在200
‑
230℃的高压反应釜中恒温反应0.5
‑
2h，抽滤洗涤，干燥后即得。
[0008]优选地，所述掺杂剂为石墨烯、CNTS、碳量子点、石墨烯量子点中的至少一种；所述掺杂剂的质量为磷酸铁钠质量的1％
‑
10％；优选地，所述掺杂剂的质量为磷酸铁钠质量的1％
‑
5％。
[0009]优选地，所述EDOT的质量为磷酸铁钠质量的1％
‑
20％；优选地，所述EDOT的质量为磷酸铁钠质量的5％
‑
10％。
[0010]优选地，所述氧化剂为FeCl3、(NH4)2S2O8、Fe(OTs)3、Fe2(SO4)3中的至少一种；所述氧化剂的用量为EDOT摩尔量的1
‑
3倍。
[0011]优选地，所述分散剂为聚苯乙烯磺酸、聚二苯胺磺酸、聚二苯胺磺酸、磺化丙酮甲醛、木质素磺酸钠和樟脑磺酸中的至少一种；所述分散剂的用量为EDOT质量的1
‑
5倍。
[0012]优选地，S2中，搅拌反应的时间为20
‑
60h；优选地，S2中，搅拌反应的时间为30
‑
50h。
[0013]优选地，S2中，干燥采用真空干燥，所述真空干燥的温度为80
‑
120℃，时间为24
‑
48h。
[0014]一种改性磷酸铁钠正极材料，由所述的改性方法制得。
[0015]本专利技术的有益效果如下：
[0016]聚(3,4
‑
乙撑二氧噻吩)(PEDOT)的导电性能最高可达1000s cm
‑1，且易于加工，是一种重要的共轭导电聚合物，其具有良好的电化学可逆性、掺杂态电导率高、氧化电位低等优点。本专利技术在分散剂的存在下通过化学氧化法使EDOT在磷酸铁钠表面发生聚合反应形成均匀的PEDOT包覆层，并在包覆层中引入了掺杂剂，从而形成复合有机包覆层，其中分散剂的存在可以使EDOT更加均匀分散于溶液中，从而实现均匀包覆，有利于降低界面反应和提高磷酸铁钠的导电率，从而提高材料在不同电流密度下的首次效率和循环稳定性；通过在包覆层中引入掺杂剂，还可以起到协同作用，形成复合有机包覆层，显著提高磷酸铁钠正极材料的电子电导率，进一步改善磷酸铁钠正极材料导电性差的问题，复合有机包覆层还能有效减少电解液与正极材料的副反应，进一步改善材料的循环稳定性。本专利技术得到的改性磷酸铁钠正极材料具有优异的倍率性能和循环稳定性，适用于高能量电池。本专利技术工艺简单，操作性强，可满足产业化生产。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例1和对比例1的磷酸铁钠正极材料的倍率曲线图。
具体实施方式
[0018]下面，通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0019]下述实施例和对比例中，磷酸铁钠的合成方法如下：将适量抗坏血酸溶解于去离子水中，然后添加硫酸亚铁和磷酸二氢铵充分溶解，再缓慢加入氢氧化钠溶液，搅拌均匀，然后在220℃的高压反应釜中恒温反应1h，抽滤洗涤，再在40℃的真空干燥箱中干燥2h，即得，其中硫酸亚铁、氢氧化钠和磷酸二氢铵的摩尔比为1∶3∶1。
[0020]实施例1
[0021]制备改性磷酸铁钠正极材料：
[0022]S1、将20g磷酸铁钠、0.6g石墨烯和2g EDOT加入100mL去离子水中，常温搅拌均匀，得到混合液A；
[0023]S2、向混合液A中缓慢加入3.4g樟脑磺酸，然后在搅拌下滴加(NH4)2S2O8的水溶液(含9.63g(NH4)2S2O8)，滴加完毕后于常温下搅拌反应40h，反应完毕后固液分离，将得到的固体物质用去离子水清洗3次清洗，然后置于真空干燥箱中于100℃下干燥24h，即得。
[0024]实施例2
[0025]制备改性磷酸铁钠正极材料：
[0026]S1、将20g磷酸铁钠、0.6g CNTS和1g EDOT加入100mL去离子水中，常温搅拌均匀，
得到混合液A；
[0027]S2、向混合液A中缓慢加入2g聚二苯胺磺酸，然后在搅拌下滴加(NH4)2S2O8的水溶液(含4.82g(NH4)2S2O8)，滴加完毕后于常温下搅拌反应40h，反应完毕后固液分离，将得到的固体物质用去离子水清洗3次清洗，然后置于真空干燥箱中于100℃下干燥24h，即得。
[0028]实施例3
[0029]制备改性磷酸铁钠正极材料：
[0030]S1、将20g磷酸铁钠、0.6g碳量子点和1g EDOT加入100mL去离子水中，常温搅拌均匀，得到混合液A；
[0031]S2、向混合液A中缓慢加入2g聚二苯胺磺酸，然后在搅拌下滴加FeCl3的水溶液(含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁钠正极材料的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将磷酸铁钠、掺杂剂和EDOT加入去离子水中，搅拌均匀，得到混合液A；S2、向所述混合液A中缓慢加入分散剂，然后在搅拌下滴加氧化剂的水溶液，滴加完毕后搅拌反应，反应完毕后固液分离，将得到的固体物质清洗、干燥，即得。2.根据权利要求1所述的磷酸铁钠正极材料的改性方法，其特征在于，所述磷酸铁钠为水热法合成得到，合成方法为：在封闭的反应器中，将可溶性亚铁盐、氢氧化钠和磷酸二氢铵为原料，水溶液为反应介质，在还原剂的存在下，在高温高压下进行水热反应，得到磷酸铁钠。优选地，所述可溶性亚铁盐为硫酸亚铁。3.根据权利要求1所述的磷酸铁钠正极材料的改性方法，其特征在于，所述掺杂剂为石墨烯、CNTS、碳量子点、石墨烯量子点中的至少一种；所述掺杂剂的质量为磷酸铁钠质量的1％
‑
10％。4.根据权利要求1所述的磷酸铁钠正极材料的改性方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁安，张伟，张沿江，黄山，
申请(专利权)人：宜春国轩电池有限公司，
类型：发明
国别省市：