System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用技术_技高网

一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用技术

技术编号:40638284 阅读:4 留言:0更新日期:2024-03-13 21:21
本发明专利技术属于钠离子电池正极材料技术领域,具体公开了一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用,所述超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料由表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料接枝巯基后,巯基再接枝疏水基团得到。本发明专利技术得到的超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料疏水接枝率高,超疏水性能好,不易吸水,储存稳定性好,提高了电池的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钠离子电池正极材料,具体为一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用


技术介绍

1、随着锂离子电池的快速发展,加速了锂资源的快速消耗,价格攀升;此外,国际锂资源分布不平衡,开采高品质锂矿成本较高,这些因素都制约着新能源战略的发展。基于此,资源丰富、易于开采提取、成本较低的钠离子电池受到越来越多的科研与市场关注。钠离子电池在原料、设备、研发上的成本都低于锂离子电池,其中钠离子正极材料磷酸焦磷酸铁钠具有较高的理论比容量119 mah/g,循环性能出色,生产成本低,同时还兼顾安全、无毒等优势,因此各科研与商业应用纷纷将目光聚焦于此。

2、但磷酸焦磷酸铁钠正极材料存在钠离子易发生往表面迁移的情况,存在严重的析钠现象,在与空气中水分和co2结合后,容易生成naoh、na2co3等物质,从而造成充电时消耗的钠离子无法进行正常的脱嵌,使得材料容量下降,循环性能变差。

3、针对正极材料吸水后性能下降的问题,现有技术有通过在正极材料外层包覆疏水改性剂或者将合成正极材料的原料与不同种类的疏水改性剂通过高温喷雾热解一次成型以得到疏水性的正极材料的方法来解决。上述方法虽然对正极材料进行了疏水改性,但疏水改性材料与正极材料之间存在键合程度不够,容易在有机电解液中溶解导致电池性能下降的问题;此外,正极材料表面官能团较少,无法与疏水改性剂进行有效改性,导致疏水程度不够,无法达到超疏水的程度,这导致空气中少量水分仍能与正极材料接触,导致各项性能下降。


技术实现思路

<p>1、本专利技术为了解决现有技术中存在的缺陷,提供一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法和应用。所述超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料疏水接枝率高,疏水性能好,储存稳定性好,疏水改性物与正极材料化学键合,在电解液中较为稳定。

2、为实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案:

3、第一方面,本专利技术提供一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料,由表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料接枝巯基后,巯基再接枝疏水基团得到。

4、优选地,所述巯基来自硅烷偶联剂kh580或kh590。

5、优选地,所述疏水基团来自乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸十二氟庚酯、八乙烯基-poss中的任意一种或多种。

6、第二方面,本专利技术提供一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法,包括以下步骤:

7、s1、制备得到表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料;

8、s2、将s1所述的表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料接枝巯基,得到巯基改性后的磷酸焦磷酸铁钠材料;

9、s3、将巯基改性后的磷酸焦磷酸铁钠材料与疏水改性剂在溶剂中混合进行光照反应,得到超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料。

10、优选地,s2所述的表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料接枝巯基的过程具体为:将巯基改性剂溶于溶剂后与s1所述表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料混合,然后调节混合液的ph至4~5,搅拌待其充分水解。

11、优选地,所述调节混合液ph值的调节剂为冰醋酸。

12、优选地,所述巯基改性剂为硅烷偶联剂kh580或kh590。

13、优选地,所述表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料、巯基改性剂、溶剂的质量比为10∶(0.1~5)∶100。

14、优选地,所述s3中的疏水改性剂选自乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸十二氟庚酯、八乙烯基-poss中的任意一种或多种。

15、优选地,所述巯基改性后的磷酸焦磷酸铁钠材料与疏水改性剂的质量比为10∶(0.1~3)。

16、优选地,所述s3的光照反应的温度为40~50℃,时间为10 min~10 h。

17、优选地,在所述s3的光照反应过程中加入催化剂,所述催化剂为安息香二甲醚、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的任意一种或多种。

18、优选地,所述巯基改性后的磷酸焦磷酸铁钠材料、疏水改性剂和催化剂的质量比为10∶(0.1~3)∶(0.01~0.03)。

19、优选地,将所述s3光照反应后得到的产物进行过滤、洗涤和干燥。

20、第三方面,本专利技术提供所述超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料或上述制备方法得到的超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料在制备钠离子电池中的应用。

21、本专利技术的有益效果是:

22、本专利技术得到的超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料疏水接枝率高,疏水性能好,更不易吸水,使得正极材料储存稳定性好,疏水改性物与正极材料化学键合,在电解液中较为稳定,避免了电池整体性能下降的问题。

23、本专利技术超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备过程中,磷酸焦磷酸铁钠材料表面的羟基可以先与巯基精准结合,以得到巯基改性后的磷酸焦磷酸铁钠材料,然后巯基引导磷酸焦磷酸铁钠材料桥接疏水改性剂,这样的方式能够提高材料的疏水接枝率,相比现有技术包覆式的疏水改性方式,本专利技术的制备过程化学键合的作用使疏水改性剂在电池中更稳定,不容易被电解液溶解导致电池性能受损,得到的正极材料疏水性能更好,提高了电池的性能,并且,本专利技术的这种改性方式成本低,易于加工,为超疏水改性正极材料做出重要贡献。

24、本专利技术的超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料应用于钠离子电池中,由于优异的超疏水作用,能更多的避免与空气中的水分与co2接触而消耗na+,因此其首次充电容量较高,得到的电池首效正常,循环性能较好,更稳定。

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【技术保护点】

1.一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料,其特征在于,由表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料接枝巯基后,巯基再接枝疏水基团得到。

2.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述巯基来自硅烷偶联剂KH580或KH590。

3.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述疏水基团来自乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸十二氟庚酯、八乙烯基-POSS中的任意一种或多种。

4.一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,S2所述的表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料接枝巯基的过程具体为:将巯基改性剂溶于溶剂后与S1所述表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料混合,然后调节混合液的pH至4~5,搅拌待其充分水解。

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料、巯基改性剂、溶剂的质量比为10∶(0.1~5)∶100。

7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述巯基改性后的磷酸焦磷酸铁钠材料与疏水改性剂的质量比为10∶(0.1~3)。

8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,在所述S3的光照反应过程中加入催化剂,所述催化剂选自安息香二甲醚、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的任意一种或多种。

9.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述S3的光照反应的温度为40~60℃,时间为10 min~10 h。

10.权利要求1~3任意一项所述的超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料或权利要求4~9任意一项制备方法制备得到的超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料在制备钠离子电池中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料,其特征在于,由表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料接枝巯基后,巯基再接枝疏水基团得到。

2.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述巯基来自硅烷偶联剂kh580或kh590。

3.根据权利要求1所述的正极材料,其特征在于,所述疏水基团来自乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸十二氟庚酯、八乙烯基-poss中的任意一种或多种。

4.一种超疏水改性磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,s2所述的表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料接枝巯基的过程具体为:将巯基改性剂溶于溶剂后与s1所述表面具有羟基的磷酸焦磷酸铁钠材料混合,然后调节混合液的ph至4~5,搅拌待其充分水解。

6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:张浩彭俊棋王广进林博罗洋杨锐莫治波邹建徐绍霞
申请(专利权)人:四川易纳能新能源科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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