【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，属于钠离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池凭借高的能量密度、长的循环寿命，以及相对安全等优点，已经成为应用范围最广的二次电池体系之一，并在未来更会集中应用在电动汽车和规模储能领域。然而，目前商业化锂离子电池的价格严重受限于上游锂矿价格波动的影响，这都是全球锂矿资源有限且地域性集中分布导致的。钠离子电池和锂离子电池具有相似的“摇椅式”电化学储能特性，并且钠离子电池的必要组成元素在地壳及海水中含量丰富且分布均匀，这赋予钠离子电池作为补充或取代锂离子电池的可能性。对于钠离子电池而言，关键影响因素仍然在正极材料，更大的离子半径导致更高的离子脱嵌势垒，以及相对较低的理论比容量引起的低能量密度，以上缺点都严重延缓了钠离子电池的产业化应用进度。在新开发的钠离子电池正极体系中，由于铁的储量丰富，高的放电电压平台(～3.8v vs.na/na+)，适中的理论比容量(～120mah g-1)，超长的循环寿命，铁基硫酸盐被认为是磷酸铁锂的绝佳替代品，十分有希望取代铅酸电池或锂离子电池在二轮电动车及规模化储能领域的应用。
2、铁基聚阴离子型正极材料是当下研究热点，研究人员旨在通过结合铁基的低成本和硫酸盐基团的高电压平台来达到满足未来储能需求的性能标准。然而，铁基硫酸盐作为正极材料，存在以下问题：首先就是铁基硫酸盐正极材料合成过程中对水分和氧气敏感，其次铁基硫酸盐正极材料电子电导率低，限制了离子的快速脱嵌，导致电池高倍率下充放电可逆容量极低和循环寿命极短。最后，当前合成铁
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用。本专利技术结合喷雾干燥和球磨破碎，可以短时间批量制备铁基硫酸盐复合正极材料。所制备的复合正极材料不仅表现出高的倍率容量，还具有稳定的长循环稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、(1)将硫酸亚铁、硫酸钠、抗氧化剂按比例溶解到去离子水中得到混合溶液；
4、(2)将适量的碳纳米管缓慢加入混合溶液，同时超声分散，得到分散均匀的悬浮液；
5、(3)将所得均匀悬浮液进行喷雾干燥，得到前驱体粉末；
6、(4)随后将所得前驱体粉末进行短暂行星球磨破碎，收集粉末进行压片；
7、(5)将压片后的块体，在氩气保护气下进行低温煅烧后，得到铁基硫酸盐复合正极材料。
8、优选的，步骤(1)中，所述抗氧化剂为维生素c，柠檬酸中的一种或几种。
9、优选的，步骤(2)中，所述超声分散的功率为20～50％，时间为30～60min。
10、优选的，步骤(3)中，所述喷雾干燥，进口温度为160-220℃，出口温度为80-100℃。
11、优选的，步骤(4)中，所述行星球磨破碎，球料比为1:20-1:10，转速为400-600rpm，球磨时间为60-120min。
12、优选的，步骤(5)中，所述低温煅烧温度为350-450℃，保温时间为6-12h，升温速率为1～5℃/min，降温速率为5～10℃/min。
13、优选的，所述钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料中添加的碳纳米管材料约占复合材料整体质量的1～3wt.％。
14、有益效果
15、本专利技术提供了一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，采用硫酸亚铁，硫酸钠，维生素c，碳纳米管为原材料，通过超声分散后喷雾干燥即可批量制备前驱体材料，随后经过简单球磨破碎后煅烧制备出高性能铁基硫酸盐复合正极材料。该制备方法简单有效，不需要真空预制备无水硫酸亚铁，可以短时间批量制备出形貌均一性好的铁基硫酸盐复合正极材料，有望实现大规模生产，同时所加入的碳纳米管，形成了高速的电子传输网络，不仅提高了铁基硫酸盐复合正极材料的高倍率比容量，还增强了其长循环稳定性。
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1.一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于，所述铁基硫酸盐复合材料可以通过以下技术方案得到：
2.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：步骤(1)中，所述抗氧化剂为维生素C，柠檬酸中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：步骤(2)中，所述超声分散的功率为20％～50％，时间为30～60min。
4.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：步骤(3)中，所述喷雾干燥，进口温度为160-220℃，出口温度为80-100℃。
5.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：步骤(4)中，所述行星球磨破碎，球料比为1:20-1:10，转速为400-600rpm，球磨时间为60-120min。
6.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：步骤(5
7.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：所述铁基硫酸盐复合正极材料中含有的碳纳米管约占复合材料整体的1～3wt.％。
8.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：组装电池应用的正极材料采用如权利要求1～7任意一项所述的铁基硫酸盐复合正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于，所述铁基硫酸盐复合材料可以通过以下技术方案得到：
2.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：步骤(1)中，所述抗氧化剂为维生素c，柠檬酸中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：步骤(2)中，所述超声分散的功率为20％～50％，时间为30～60min。
4.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法与应用，其特征在于：步骤(3)中，所述喷雾干燥，进口温度为160-220℃，出口温度为80-100℃。
5.如权利要求1所述的一种钠离子电池铁基硫酸盐复合正极材料的快速制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，杨威，杨强，旭日干，穆道斌，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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