【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池正极材料制造，尤其涉及一种碳包覆硅酸铁钠正极材料及其制备方法、其应用。
技术介绍
1、在诸多钠离子电池正极材料中，硅酸盐因具有出色的化学稳定性，且硅资源丰富和环境友好等优点而备受青睐，但硅酸铁钠的合成较为困难，合成方式仍存在一定局限。
2、目前技术大部分采用球磨法，加入二氧化钼和氧化镱共同掺杂对硅酸铁钠进行改性制备钠离子电池正极材料。但球磨法较难避免地会造成物料颗粒粗大，以及混合不均匀的问题，同时二氧化钼为有害物，对水体是有害的，将未稀释或大量产品接触地下水、水道或污水系统会造成水体污染，故难以大规模产业化生产利用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具有优异电化学性能的电池级碳包覆硅酸铁钠正极材料。
2、为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案，一方面提供一种碳包覆硅酸铁钠正极材料，所述碳包覆硅酸铁钠正极材料的化学通式为：naafex(sio4)y/c，其中a：2.0-2.3，x：1.0-1.2，y：1.0-1.2。
3、本专利技术另一方面，还提供上述碳包覆硅酸铁钠正极材料的制备方法，包括如下步骤：
4、s1.将铁源、硅源、钠源、碳源与络合剂分别称重，然后分别加入蒸馏水中溶解，混合，水浴加热下持续搅拌，待物料成为凝胶状态后，将物料烘干获得前驱体；
5、s2.将所述前驱体通过粉碎机进行粉碎，获得粗料；将所述粗料置于箱式炉中进行烧结，通过抽滤机进行水洗，水洗后烘干获得粉料；
6、s3
7、优选的，在s1中所述铁源、硅源、钠源、碳源与络合剂按照摩尔比0.95-1.06:1.02-1.08:1.02-1.08:0.51-0.54:0.51-0.54的比例进行混合。
8、优选的，所述铁源与络合剂的添加比例在1:0.5至1:2之间，其中优选的比例为1:0.5，
9、优选的，所述s1中铁源包括草酸亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种或多种；所述硅源包括硅酸钠、正硅酸乙酯中的一种或多种；所述碳源包括柠檬酸、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、抗坏血酸、草酸、聚乙二醇、可膨胀石墨中的一种或多种。
10、根据具体实施例，所述铁源为草酸亚铁、硫酸亚铁、硝酸铁。
11、优选的，所述s1中络合剂包括柠檬酸、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、抗坏血酸、草酸中的一种或多种。
12、优选的，所述s1中水浴加热制备凝胶的温度为90-100℃。
13、优选的，所述s2中所述烧结程序按照第一阶段3-5℃/min升温至350℃保温2-5h，第二阶段3-5℃/min升温至550-650℃保温3-6h。
14、本专利技术另一方面，还提供上述碳包覆硅酸铁钠正极材料的正极极片。
15、本专利技术另一方面，还提供上述碳包覆硅酸铁钠正极材料在钠离子电池中的应用。
16、本专利技术以柠檬酸作为络合剂，采用溶胶凝胶法制备前驱体，并分步热处理合成硅酸铁钠正极材料。首先在水溶液中通过搅拌使得整个材料达到分子水平混匀，铁源在适量过量的柠檬酸的络合作用下与硅源、钠源络合起来，形成溶胶，然后在加热过程中形成凝胶，烘干破碎后在氮气保护下高温反应获得电池级碳包覆硅酸铁钠，其中柠檬酸过多对材料物相有很大影响，柠檬酸过多会形成单质铁，导致材料容易刺破隔膜，从而导致容量降低，循环变差。
17、另外本专利技术在前驱体合成过程中便已经引入适量的碳，在材料颗粒生长同时良好得包覆在颗粒外层。
18、1、本专利技术沿组成决定结构，结构决定性质这一逻辑链条，从改变材料组成出发，达到提升材料电性能的目的，在混料过程中添加适量的柠檬酸等还原性络合剂，在合成前驱体过程中将金属离子络合起来，以免在后续干燥过程中产生沉淀，并且避免了铁金属离子生成杂相。
19、2、本专利技术的溶胶凝胶体系中采用水浴加热在材料内部结构上具有较多益处，水浴加热的加热方式均匀且相对较低温，使得材料本身的微观分子结构获得更大的孔径和层间距。并可使得材料生长过程中在堆积结构方面获得较小尺寸的颗粒和更为均匀的粒度分布，水浴加热材料时相对温和的反应条件使得材料孔径分布均匀，且增大了接触面积和孔隙率。水浴加热制备的前驱体经煅烧后，具有更为优异的电化学性能。
20、3、本专利技术的溶胶凝胶体系混合制备前驱体法，相对于球磨法混合制备前驱体法，可以保证整个材料在在合成过程中达到分子水平的均匀分散，碳源可在材料成核阶段便良好包覆，同时也保证材料表面残余钠去除的均一性。
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1.一种碳包覆硅酸铁钠正极材料，其特征在于，所述碳包覆硅酸铁钠正极材料的化学通式为：NaaFex(SiO4)y/C，其中a：2.0-2.3，x：1.0-1.2，y：1.0-1.2。
2.一种制备如权利要求1所述的碳包覆硅酸铁钠正极材料的方法，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在S1中所述铁源、硅源、钠源、碳源与络合剂按照摩尔比0.95-1.06:1.02-1.08:1.02-1.08:0.51-0.54:0.51-0.54的比例进行混合。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1中铁源包括草酸亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种或多种；所述硅源包括硅酸钠、正硅酸乙酯中的一种或多种；所述碳源包括柠檬酸、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、抗坏血酸、草酸、聚乙二醇、可膨胀石墨中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1中络合剂包括柠檬酸、蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、抗坏血酸、草酸中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1中水浴加热制备凝胶的温度
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S2中所述烧结程序按照第一阶段3-5℃/min升温至350℃保温2-5h，第二阶段3-5℃/min升温至550-650℃保温3-6h。
8.一种包括上述权利要求1所述的碳包覆硅酸铁钠正极材料的正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种碳包覆硅酸铁钠正极材料，其特征在于，所述碳包覆硅酸铁钠正极材料的化学通式为：naafex(sio4)y/c，其中a：2.0-2.3，x：1.0-1.2，y：1.0-1.2。
2.一种制备如权利要求1所述的碳包覆硅酸铁钠正极材料的方法，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在s1中所述铁源、硅源、钠源、碳源与络合剂按照摩尔比0.95-1.06:1.02-1.08:1.02-1.08:0.51-0.54:0.51-0.54的比例进行混合。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述s1中铁源包括草酸亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁、硝酸铁中的一种或多种；所述硅源包括硅酸钠、正硅...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙杰，胡长春，梅京，范宝安，吴大贝，何中林，何健豪，徐东，章寒，
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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