【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，具体涉及一种铁基混合聚阴离子材料及其制备方法和钠离子电池。
技术介绍
1、聚阴离子型材料拥有坚固的晶格框架，以及聚阴离子材料的阴离子团具有独特的“感应效应”，相比氧化物和普鲁士蓝体系，具有更好的热力学稳定性、和循环寿命、较高的工作电压。
2、但是，聚阴离子型材料由于独特的结构也存在一些特有的问题，比如，聚阴离子材料的分子量更大导致理论容量偏低；框架中的金属-氧八面体被非金属-氧四面体隔开使得电子传输路径更大，电子电导率较低；晶体框架中的钠离子插层动力学较差，钠离子不能完全脱出，难以抵达理论比容量。
3、例如，专利公开号cn117117176a采用葡萄糖作为碳源，于300-400℃烧结制得了硫酸铁钠正极材料。专利公开号cn116986569a同样的采用葡萄糖作为碳源，于400-600℃烧结制得了磷酸焦磷酸铁钠正极材料。
4、上述专利均在材料合成过程中加入有机碳源，通过有机碳源高温包覆来提高聚阴离子材料的电子电导率，但是，有机碳源需要在超过750℃烧结石墨化程度才比较高，高石墨化程度有利于提高材料的比容量，显然，上述专利的包覆方法有待优化。
技术实现思路
1、为了解决铁基混合聚阴离子材料的钠离子脱嵌动力学较差，导致钠离子释放不完全材料比容量较低的问题。本专利技术提供如下技术方案：
2、本专利技术提供一种铁基混合聚阴离子材料的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)将钠源、铁源、聚阴离子体系分散在溶剂中，得
4、(2)将第一体系混合、干燥，得到第二体系；
5、(3)将第二体系浸润在含有nasicon型材料和c3n4材料的悬浮液中，加热分散、抽滤、干燥、烧结后，即得所述铁基混合聚阴离子材料。
6、优选地，步骤(1)中，所述钠源为nac2h3o2、nahco3、na2so4、naf中的一种或两种以上；
7、所述铁源为fe(no3)3、fec6h5o7、fepo4中的一种或两种以上；
8、所述聚阴离子体系中含有以下阴离子团或阴离子团组合中的一种：(po4)3、f和so4、f和sio4、f和(po4)3、c2o4和so4、f和bo3；
9、所述溶剂为超纯水、无水乙醇、三乙醇胺中的一种或两种以上；
10、所述钠源、铁源、聚阴离子体系中的阴离子团的摩尔比为(2～4)：(1～3)：(1～4)。
11、优选地，步骤(2)中，所述混合的方式为机械粉碎、高能球磨、气流粉碎、砂磨、高速混合、磁力搅拌、水热反应中的一种；
12、所述干燥的方式为冷冻干燥、微波干燥、真空干燥、喷雾干燥其中的一种。
13、优选地，步骤(3)中，所述nasicon型材料指晶格框架内存在三维钠离子扩散路径的聚阴离子型材料，离子电导率为10-8～10-11s cm-1；
14、所述nasicon型材料通过如下方法制备得到：
15、(3-1)将钠源、钒源、磷源分散于溶剂中，混合后得到浆料；
16、(3-2)将步骤(3-1)所得浆料干燥、烧结，即得所述nasicon型材料。
17、更优选地，步骤(3-1)中，所述钠源为nac2h3o2，所述钒源为nh4vo3，所述磷源为nh4h2po4；
18、所述钠源、钒源、磷源的摩尔比为(3～3.05)：(1.95～2.05)：(3～3.05)，更优选为3:2:3；
19、所述溶剂为水；
20、所述混合的方式为砂磨，砂磨浆料至粒度中位径d50≤0.3μm，粒度分布系数(d90-d10)/d50≤0.382；
21、步骤(3-2)中，所述烧结为两步烧结，在惰性气氛中以5±1℃/min升温速率升温至400±50℃，保温3±0.5h，随后升温至800±100℃，保温8±2h。
22、优选地，步骤(3)中，所述c3n4材料通过如下方法制备得到：将尿素和金属氧化物混合烧结，得到所述c3n4材料。
23、更优选地，所述金属氧化物为纳米级mgo、tio2、cuo、al2o3中的一种；
24、所述尿素和金属氧化物的质量比为10:1～200:1；
25、所述尿素和金属氧化物烧结的条件为：升温速率3℃/min，烧结温度600±50℃，烧结时间10±1h。
26、优选地，所述nasicon型材料和c3n4材料的质量比为1：(1～5)；
27、所述悬浮液中，溶剂为环酸、肉桂酸、水杨酸中的一种，悬浮液固含量为5～30wt％，更优选为10wt％；
28、所述加热分散为在150±20℃下超声分散2±0.5h；
29、所述干燥的温度为70±10℃，时间为2±0.5h；
30、所述烧结为在惰性气氛中以5±1℃/min升温速率升温至350～550℃，保温4～20h。
31、本专利技术还提供一种根据上述制备方法制备得到的铁基混合聚阴离子材料。
32、本专利技术还提供一种钠离子电池，以上述铁基混合聚阴离子材料作为正极材料。
33、相对于现有技术，本专利技术的优点在于：
34、(1)本专利技术对铁基混合聚阴离子材料(体相材料)表面包覆一层nasicon型材料，利用体相材料晶体结构和包覆层材料类似，以及体相材料充放电电压区间和包覆层材料充放电电压区间接近，钠离子可以在两种晶格框架内传输，包覆材料促进了体相材料钠离子的释放，改善了钠离子脱嵌动力学，材料的比容量更高。
35、(2)本专利技术不使用有机碳源，而采用c3n4作为包覆剂，c3n4具有很好的电子电导率，解决了聚阴离子材料低温烧结(＜750℃)电子电导率低的问题。
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1.一种铁基混合聚阴离子材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钠源为NaC2H3O2、NaHCO3、Na2SO4、NaF中的一种或两种以上；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合的方式为机械粉碎、高能球磨、气流粉碎、砂磨、高速混合、磁力搅拌、水热反应中的一种；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述NASICON型材料指晶格框架内存在三维钠离子扩散路径的聚阴离子型材料，离子电导率为10-8～10-11S cm-1；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3-1)中，所述钠源为NaC2H3O2，所述钒源为NH4VO3，所述磷源为NH4H2PO4；
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述C3N4材料通过如下方法制备得到：将尿素和金属氧化物混合烧结，得到所述C3N4材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物为纳米级MgO、T
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述NASICON型材料和C3N4材料的质量比为1：(1～5)；
9.一种根据权利要求1～8任意一项制备方法制备得到的铁基混合聚阴离子材料。
10.一种钠离子电池，其特征在于，以权利要求9所述的铁基混合聚阴离子材料作为正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种铁基混合聚阴离子材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钠源为nac2h3o2、nahco3、na2so4、naf中的一种或两种以上；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合的方式为机械粉碎、高能球磨、气流粉碎、砂磨、高速混合、磁力搅拌、水热反应中的一种；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述nasicon型材料指晶格框架内存在三维钠离子扩散路径的聚阴离子型材料，离子电导率为10-8～10-11s cm-1；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3-1)中，所述钠源为n...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾辉，范浩，
申请(专利权)人：广东钠壹新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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