【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池材料制备，尤其是涉及一种球状焦磷酸磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着人们环保意识的加强，能源的可持续发展与存储利用受到广泛关注。目前，在众多储能技术中，电化学储能具有能量密度高、能量转化率高、响应速度快的特点，其在能源领域应用前景广阔。锂(离子)电池在功率密度和能量密度均占优势，可用于航空航天，3c电子产品，军事军工等众多领域。然而，锂资源储量较少且分布不均匀，未来或将牵制电池产业发展。钠离子电池理论成本低廉，能量密度和循环寿命与锂电的差距逐渐拉近；高倍率耐低温更安全的特性较锂电池具备独特优势；因此，钠离子电池有望逐渐取代部分锂离子电池的市场。
2、在众多钠离子电池正极材料中，聚阴离子型化合物具有理论容量高，工作电压高和循环稳定性好的特点，被认为是一类理想的钠离子电池正极材料。
3、在聚阴离子型正极材料中，焦磷酸磷酸铁钠具有成本低、循环稳定的优点，且具有较高的工作电压和理论容量。这些特点使得焦磷酸磷酸铁钠材料越来越受到各钠电企业与科研院所的青睐。
4、但是现有制备方法制得的焦磷酸磷酸铁钠的电化学性能得不到充分发挥，影响了实际应用。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种球状焦磷酸磷酸铁钠正极材料的制备方法，能够获得球状、结构致密、组分分布均匀的焦磷酸磷酸铁钠，充分发挥其作为正极材料的电化学性能。
2、本专利技术还提供了上述制备方法制得的
3、本专利技术还提供了上述制备方法的应用。
4、根据本专利技术第一方面的实施例，提供了一种球状焦磷酸磷酸铁钠正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
5、s1.将包括铁源、钠源、磷源和碳源的制备原料湿法分散，并研磨；所述制备原料中同时含有磷酸根和焦磷酸根；
6、s2.将步骤s1所得混合物进行喷雾造粒；
7、s3.在保护气氛中，将步骤s2所得混合物依次进行预烧和烧结。
8、根据本专利技术实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：
9、(1)为了提升焦磷酸磷酸铁钠的倍率性能，并抑制其体积变化，传统技术中，通常倾向于将其制备为亚微米(纳米)材料，本专利技术发现，通过喷雾造粒法将其制备成球状材料，更有利于碳源的裂解产物在正极材料中的分布，由此不会降低其倍率性能；并由于球状材料的规整度提升，进而提升了其作为正极材料的容量和循环性能。
10、(2)通常，同种材料中，粒径越大，所需的烧结温度、时长更高；本专利技术的制备方法中，通过步骤s1的研磨和步骤s2中的喷雾造粒，和制备相当粒径的焦磷酸磷酸铁钠正极材料相关技术相比，可显著降低步骤s3中预烧和烧结所需的温度，即起到了能源节约和降低成本的作用。
11、(3)本专利技术提供的制备方法，工艺简单，可规模化应用，且制得的焦磷酸磷酸铁钠正极材料品形貌规整，物相纯度高，导电性高，电性能突出。
12、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁、钠、磷的摩尔比为2.5～3.3:3.5～4.6:3.5～4.7。
13、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述铁源包括亚铁化合物和三价铁化合物中的至少一种。
14、根据本专利技术的一些实施例，所述亚铁化合物包括硫酸亚铁、氯化亚铁、草酸亚铁和硝酸亚铁中的至少一种。
15、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述三价铁化合物包括磷酸铁。
16、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述铁源选自草酸亚铁。
17、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述铁源选自氯化亚铁。
18、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述铁源选自草酸亚铁和磷酸铁的混合物。
19、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述钠源包括焦磷酸钠、碳酸钠、磷酸氢二钠、乙酸钠、磷酸钠、偏磷酸钠、焦磷酸二氢二钠和草酸钠中的至少一种。
20、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述钠源选自焦磷酸钠。
21、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述钠源选自焦磷酸钠和碳酸钠的混合物。
22、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述钠源选自碳酸钠和焦磷酸二氢二钠的混合物。
23、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述磷源包括焦磷酸、磷酸、磷酸三铵、焦磷酸钠、磷酸氢二胺、焦磷酸二氢二钠、磷酸铁和偏磷酸钠中的至少一种。
24、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述磷源选自磷酸氢二胺和焦磷酸钠的混合物。
25、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述磷源选自磷酸三铵和焦磷酸钠的混合物。
26、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述磷源磷酸铁和焦磷酸二氢二钠的混合物。
27、所述制备方法中，所述铁源、钠源和磷源可以来自同一种化合物，例如焦磷酸钠既可以做钠源也可以做磷源，只要满足铁、钠、磷的摩尔比就可以。
28、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和钠的摩尔比为1:1.07～1.8。
29、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和钠的摩尔比为1:1.07～1.08。
30、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和钠的摩尔比为1:1.08～1.09。
31、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和钠的摩尔比为1:1.1～1.15。
32、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和钠的摩尔比为1:1.2～1.25。
33、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和钠的摩尔比为1:1.3～1.35。
34、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和磷的摩尔比为1:1.07～1.85。
35、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和磷的摩尔比为1:1.08～1.1。
36、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和磷的摩尔比为1:1.1～1.15。
37、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和磷的摩尔比为1:1.25～1.3。
38、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和磷的摩尔比为1:1.3～1.35。
39、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述制备原料中，铁和磷的摩尔比为1:1.4～1.42。
40、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述碳源包括葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、聚乙二醇、super p、石墨烯、碳纳米管和科琴黑中的至少一种。
41、根据本专利技术的一些实施例，步骤s1中，所述碳源选自葡萄糖。由此可在步骤s1所得混合物中溶解，至少充分分散，提升碳的分散均匀程度。也就是说，本专利技术制得的球状焦磷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种球状焦磷酸磷酸铁钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述制备原料中，铁、钠、磷的摩尔比为2.5～3.3:3.5～4.6:3.5～4.7。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述铁源包括亚铁化合物和三价铁化合物中的至少一种；优选地，所述钠源包括焦磷酸钠、碳酸钠、磷酸氢二钠、乙酸钠、磷酸钠、偏磷酸钠、焦磷酸二氢二钠和草酸钠中的至少一种；优选地，所述磷源包括焦磷酸、磷酸、磷酸三铵、焦磷酸钠、磷酸氢二胺、焦磷酸二氢二钠、磷酸铁和偏磷酸钠中的至少一种；优选地，所述碳源包括葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、聚乙二醇、Super P、石墨烯、碳纳米管和科琴黑中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述研磨所得产物的粒度D50为0.5～5μm；优选地，步骤S1所得混合物中，分散质的浓度为100～500g/L。
5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述喷雾造粒中，进口温度为100～2
6.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述预烧的温度为200～450℃；优选地，所述预烧的时长为3～8h。
7.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述烧结的温度为400～650℃；优选地，所述烧结的时长为10～24h。
8.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述保护气氛包括氮气、氩气或氢氩混合气氛。
9.一种如权利要求1～8任一项所述制备方法制得的球状焦磷酸磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述球状焦磷酸磷酸铁钠正极材料的D50粒径为1～10μm。
10.一种如权利要求1～8任一项所述制备方法在制备钠离子电池的正极中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种球状焦磷酸磷酸铁钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述制备原料中，铁、钠、磷的摩尔比为2.5～3.3:3.5～4.6:3.5～4.7。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述铁源包括亚铁化合物和三价铁化合物中的至少一种；优选地，所述钠源包括焦磷酸钠、碳酸钠、磷酸氢二钠、乙酸钠、磷酸钠、偏磷酸钠、焦磷酸二氢二钠和草酸钠中的至少一种；优选地，所述磷源包括焦磷酸、磷酸、磷酸三铵、焦磷酸钠、磷酸氢二胺、焦磷酸二氢二钠、磷酸铁和偏磷酸钠中的至少一种；优选地，所述碳源包括葡萄糖、柠檬酸、蔗糖、聚乙二醇、super p、石墨烯、碳纳米管和科琴黑中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述研磨所得产物的粒度d50为0.5～5μm；优选地，步骤s1所得混合物中，分散质的浓度为100～500g/l。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪小雪，葛治，李飞龙，欧阳玉辉，
申请(专利权)人：湖南雅城新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。