【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，更具体地，尤其涉及一种碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法和应用。
技术介绍
1、作为当前综合性能最优异的二次电池代表，锂离子电池的商业化最早可以追溯至20世纪90年代，经过多年的研究锂离子电池已经具有成熟的电池技术路线。然而受锂元素地壳丰度限制，锂离子电池难以支撑目前日益增长的储能市场。钠离子电池工作原理和锂离子电池工作原理类似，且钠盐储量丰富，开采简单，在后续储能领域大规模应用方向更具优势。
2、钠离子电池主要由正极、负极、电解质、隔膜及附属部件构成。其中，正负极材料是影响钠离子电池体系性能的关键，而正极材料尤为突出。钠离子电池正极材料分为过渡金属氧化物、普鲁士白/蓝以及聚阴离子型三大类。其中聚阴离子型钠离子电池正极材料具有充放电时结构稳定、体积变化小的优点。在聚阴离子型钠离子电池正极材料中铁基钠电池具有最低的成本且无毒的优点，其中硅酸铁钠是一种性能较高的正极材料，其具有低成本、环境友好、高理论容量、循环性能优异的优点。
3、目前常规的硅酸铁钠材料的表面形貌不佳，需要进行包覆处理，才能获得较好的均匀致密表面，对于这一需求，业内缺少成熟的工艺手段。
技术实现思路
1、鉴于以上内容，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，本专利技术提出了一种碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法和应用。通过本专利技术提供的制备方法，能够制备得到颗粒完整均匀的碳包覆硅酸铁钠材料，进一步作为电池正极材料，能够提高电池材料的利用率。同时该制备方法工艺流程简单，
2、为此，第一方面，本专利技术实施例提供了一种碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
3、s10、按照一定比例，将铁源、硅源、钠源、保护剂及第一碳源混合，经一次球磨、干燥、一次烧结及粉碎，得到硅酸铁钠中间体；
4、s20、按照一定比例，将所述硅酸铁钠中间体与第二碳源混合，经二次球磨、二次烧结、过筛，得到所述碳包覆硅酸铁钠材料。
5、优选地，所述铁源、硅源、钠源、保护剂以及第一碳源按照摩尔比为1:1:2:(1-2):(0.2-1)的比例混合；优选地，所述铁源、硅源、钠源、保护剂及第一碳源的摩尔比为1:1:2:1.3:0.5。
6、优选地，所述铁源包括草酸铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸铁中的至少一种；优选地，所述铁源为草酸铁；及/或，
7、所述钠源、硅源包括硅酸钠；及/或，
8、所述保护剂包括草酸、柠檬酸、抗坏血酸、葡萄糖中的至少一种；优选地，所述保护剂为草酸；及/或，
9、所述第一碳源包括麦芽糖、葡萄糖、石墨纤维、可膨胀石墨、柠檬酸中的至少一种；优选地，所述第一碳源为麦芽糖；及/或，
10、所述第二碳源包括麦芽糖、葡萄糖、石墨纤维、可膨胀石墨、柠檬酸中的至少一种；优选地，所述第二碳源为麦芽糖。
11、优选地，所述一次球磨过程中的球料比为1:1，转速300rpm-600rpm，时间为15h-30h。
12、优选地，所述干燥过程的干燥温度为70℃-150℃。
13、优选地，所述一次烧结过程包括：在氮气气氛下，升温速度1℃/min-5℃/min升温至300℃-400℃煅烧2h，升温速度3℃/min-5℃/min升温至550℃-700℃下煅烧3h，自然降温。
14、优选地，所述第二碳源的添加量为物料的质量比为10wt％-30wt％；所述二次球磨的转速为300rpm-600rpm，时间为2h-10h。
15、优选地，所述二次烧结过程包括：在氮气气氛下，升温速度1℃/min-5℃/min升温至300℃-400℃煅烧2h，升温速度3℃/min-5℃/min升温至550℃-700℃下煅烧3h。
16、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种碳包覆硅酸铁钠材料，由第一方面所提供的制备方法制得。
17、第三方面，本专利技术实施例还提供了一种钠离子电池，所述钠离子电池包括上述第二方面提供的碳包覆硅酸铁钠材料制备的正极及钠片负极。
18、本专利技术实施例提供的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，工艺流程简洁、效率高，通过第一烧结过程中添加第一碳源以及保护剂，制备具有碳包覆的硅酸铁钠中间体，并且保护烧结过程中纯相硅酸铁钠材料被氧化，同时还能够将已存在的三价铁还原为二价铁；再通过第二烧结过程添加第二碳源，在材料表面进一步形成碳包覆层，使得材料表面致密均匀，进而提高材料电化学性能。
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1.一种碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述铁源、硅源、钠源、保护剂以及第一碳源按照摩尔比为1:1:2:(1-2):(0.2-1)的比例混合；优选地，所述铁源、硅源、钠源、保护剂及第一碳源的摩尔比为1:1:2:1.3:0.5。
3.根据权利要求2所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述铁源包括草酸铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸铁中的至少一种；优选地，所述铁源为草酸铁；及/或，
4.根据权利要求3所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述一次球磨过程中的球料比为1:1，转速300rpm-600rpm，时间为15h-30h。
5.根据权利要求4所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述干燥过程的干燥温度为70℃-150℃。
6.根据权利要求5所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述一次烧结过程包括：在氮气气氛下，升温速度1℃/min-5℃/min升温至300℃-400℃煅烧2h，升温速度3℃/
7.根据权利要求6所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述第二碳源的添加量为物料的质量比为10wt％-30wt％；所述二次球磨的转速为300rpm-600rpm，时间为2h-10h。
8.根据权利要求7所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述二次烧结过程包括：在氮气气氛下，升温速度1℃/min-5℃/min升温至300℃-400℃煅烧2h，升温速度3℃/min-5℃/min升温至550℃-700℃下煅烧3h。
9.一种碳包覆硅酸铁钠材料，其特征在于，所述碳包覆硅酸铁钠材料根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制得。
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括了根据权利要求9所述的碳包覆硅酸铁钠材料制备的正极及钠片负极。
...【技术特征摘要】
1.一种碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述铁源、硅源、钠源、保护剂以及第一碳源按照摩尔比为1:1:2:(1-2):(0.2-1)的比例混合；优选地，所述铁源、硅源、钠源、保护剂及第一碳源的摩尔比为1:1:2:1.3:0.5。
3.根据权利要求2所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述铁源包括草酸铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸铁中的至少一种；优选地，所述铁源为草酸铁；及/或，
4.根据权利要求3所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述一次球磨过程中的球料比为1:1，转速300rpm-600rpm，时间为15h-30h。
5.根据权利要求4所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述干燥过程的干燥温度为70℃-150℃。
6.根据权利要求5所述的碳包覆硅酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述一次烧...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，高雨欣，胡长春，梅京，何中林，何健豪，
申请(专利权)人：湖北融通高科先进材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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