硫酸铁钠正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了硫酸铁钠正极材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
硫酸铁钠正极材料及其制备方法、正极以及电池


[0001]本专利技术涉及电池材料
，具体而言，涉及硫酸铁钠正极材料及其制备方法
、
正极以及电池
。

技术介绍

[0002]目前钠离子电池的三大类型正极材料中聚阴离子型正极材料具有稳定的晶体结构，较低的脱嵌体积变化，表现出优异的循环性能
。
硫酸铁钠由于较高的平台电压
、
不含贵金属成分且合成简便获得广泛青睐
。
[0003]然而硫酸铁钠的自身极易与水发生反应而失活，且在电解液中的溶解度也较高，因此外层包覆是十分有必要的
。
同时，硫酸铁钠自身电导率较低会降低其克容量，影响循环性能，需要与导电材料复合
。
然而传统磷酸铁锂的原位包覆碳材料的方法需要的温度远高于硫酸铁钠的分解温度，因此目前大多数采用两种方法进行碳材料包覆：一种为化学气相沉积法在材料表面沉积一次碳元素，另一种为通过液相法将导电碳颗粒吸附于材料表面并干燥
。
在使用第一种方法时，碳化温度降低，导电性较低
。
而第二种方法，碳材料包覆的均匀性和附着力都会相对较差
。
[0004]鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供硫酸铁钠正极材料及其制备方法
、
正极以及电池，旨在改善
技术介绍
提到的至少一种问题
。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种硫酸铁钠正极材料，包括硫酸铁钠内核以及包覆在硫酸铁钠内核之外的酚醛树脂包覆层，酚醛树脂包覆层中分散有导电炭黑；
[0008]酚醛树脂包覆层中的导电炭黑与硫酸铁钠内核的质量比为
14
～
29:1000
；
[0009]酚醛树脂包覆层中的酚醛树脂与硫酸铁钠颗粒的质量比为
20
～
40:1000。
在可选的实施方式中，硫酸铁钠内核的分子式为
Na
X
Fe
y
(SO4)3(1.5≤X≤2.5
，
1≤y/X≤2)。
[0010]在可选的实施方式中，酚醛树脂包覆层的厚度
≤50nm。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种如前述实施方式任一项的硫酸铁钠正极材料的制备方法，包括：
[0012]将硫酸铁钠颗粒
、
导电炭黑以及合成酚醛树脂的原料混合反应；
[0013]合成酚醛树脂的原料包括苯酚
、
甲醛以及催化剂
。
[0014]在可选的实施方式中，催化剂包括草酸；
[0015]可选地，苯酚和甲醛的质量比为
18:14
～
15
；
[0016]可选地，苯酚与催化剂的质量之比为
18:0.06
～
0.1。
[0017]在可选的实施方式中，硫酸铁钠颗粒的
D50
为1～3μ
m。
[0018]在可选的实施方式中，混合反应的方式为：
[0019]将硫酸铁钠颗粒
、
导电炭黑以及合成酚醛树脂的原料置于反应容器中，于
50
～
70℃
搅拌
10
～
30min
，然后升温至
70
～
90℃
，回流
100
～
150min
；之后使反应通气保持
‑
0.08
～
‑
0.03Mpa
的真空度的同时，升温至
140
～
160℃
并保温
25
～
35min
反应完成；
[0020]反应完成后提取出反应容器中的固体物质
。
[0021]在可选的实施方式中，提取处固体物质后还包括将提取出的固体物质采用乙醇洗涤，洗涤之后干燥
。
[0022]第三方面，本专利技术提供一种正极，其制备原料包括如前述实施方式任一项的硫酸铁钠正极材料
。
[0023]第四方面，本专利技术提供一种电池，包括如前述实施方式的电极
。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术提供的硫酸铁钠正极材料，在表面包覆了一层酚醛树脂，酚醛树脂能有效降低硫酸铁钠与水
、
电解液反应的风险，提升材料的稳定性；酚醛树脂具有较低的导热性，能够一定程度上降低硫酸铁钠颗粒内部的温度，从而延长材料的使用寿命，因此其具有较佳的高温性能；酚醛树脂的高模量，其能够有效地抑制材料在充放电过程中的较大体积变化，从而降低产生微裂纹的风险；在酚醛树脂包覆层中分散导电炭黑，提升了正极材料的导电能力，进而提升正极材料的克容量和循环性能
。
该正极材料的酚醛树脂包覆层在硫酸铁钠之外包覆的实现不需要经历高温烧结，不存在硫酸铁钠分解的问题
。
[0026]本专利技术提供的硫酸铁钠正极材料的制备方法，采用在硫酸铁钠颗粒外原位包覆酚醛树脂的方式，相较于直接将酚醛树脂混合包覆，可确保导电炭黑能够更均匀分散在酚醛树脂包覆层上，也能确保酚醛树脂包覆层均匀性更好
。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行
。
所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品
。
[0028]下面对本专利技术实施例提供的硫酸铁钠正极材料及其制备方法
、
正极以及电池进行具体说明
。
[0029]本专利技术实施例提供的硫酸铁钠正极材料，包括硫酸铁钠内核以及包覆在硫酸铁钠内核之外的酚醛树脂包覆层，酚醛树脂包覆层中分散有导电炭黑；
[0030]酚醛树脂包覆层中的导电炭黑与硫酸铁钠内核的质量比为
14
～
29:1000(
例如
14:1000、16:1000、20:1000、22:1000、25:1000
或
29:1000)
；
[0031]酚醛树脂包覆层中的酚醛树脂与硫酸铁钠颗粒的质量比为
20
～
40:1000(
例如
20:1000、25:1000、30:1000、35:1000
或
40:1000)。
[0032]本专利技术实施例提供的硫酸铁钠正极材料，在表面包覆了一层酚醛树脂，酚醛树脂能有效降低硫酸铁钠与水
、
电解液反应的风险，提升材料的稳定性；酚醛树脂具有较低的导热性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种硫酸铁钠正极材料，其特征在于，包括硫酸铁钠内核以及包覆在所述硫酸铁钠内核之外的酚醛树脂包覆层，所述酚醛树脂包覆层中分散有导电炭黑；所述酚醛树脂包覆层中的导电炭黑与所述硫酸铁钠内核的质量比为
14
～
29:1000
；所述酚醛树脂包覆层中的酚醛树脂与所述硫酸铁钠颗粒的质量比为
20
～
40:1000。2.
根据权利要求1所述的硫酸铁钠正极材料，其特征在于，所述硫酸铁钠内核的分子式为
Na
x
Fe
y
(SO4)3(1.5≤x≤2.5
，
1≤y/x≤2)。3.
根据权利要求1所述的硫酸铁钠正极材料，其特征在于，所述酚醛树脂包覆层的厚度
≤50nm。4.
一种如权利要求1～3任一项所述的硫酸铁钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将硫酸铁钠颗粒
、
导电炭黑以及合成所述酚醛树脂的原料混合反应；合成所述酚醛树脂的原料包括苯酚
、
甲醛以及催化剂
。5.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括草酸；可选地，所述苯酚和所述甲醛的质量比为
18:14
～
15
；可选地，所述苯酚与所述催化剂的质量之比为
18:0.06
～
0.1。...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成，王健，杨庆亨，张伟清，
申请(专利权)人：江苏中兴派能电池有限公司，
类型：发明
国别省市：