【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法及应用。
技术介绍
1、近年来，随着电动汽车的发展，对锂电池的需求激增。但遗憾的是，锂(li)元素非常稀少(20ppm)，而且在地球上分布不均。钠(na)具有与锂(li)相似的物理和化学性质，是地壳中含量第五高的元素。钠的这些特性使得钠离子电池(sib)成为锂离子电池的理想替代品，尤其是在大规模ess(如智能电网、电动汽车等)中具有巨大的应用潜力。钠离子电池领域还有很多技术难题需要克服，其中尤其需要突破的技术难点就是开发低成本高性能的正极材料。磷酸焦磷酸铁钠na4fe3(po4)2(p2o7)(nfpp)因其低成本、绿色环保、良好的结构稳定性、长的循环寿命，而成为钠离子电池正极材料的理想选择之一。然而，由于其固有电子电导率低和杂相(磷酸铁钠和焦磷酸铁钠)的存在抑制了其实际应用。不同金属元素掺杂不仅可以提高其电子电导率和na离子扩散系数，还能在合成过程中有效抑制磷酸铁钠和焦磷酸铁钠杂相的生成，有效保证了磷酸焦磷酸铁钠的nascion结构。同时，不同金属元素掺杂还能降低na离子的迁移势垒，提高钠离子扩散系数。因此，开发新型、高效的掺杂磷酸焦磷酸铁钠正极材料，具有现实的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，合成工艺简单，涉及元素种类成本低且清洁无污染，获得的材料应用于钠离子电池在1.5～4.2v之间表现出较高的比容量，且具有较高的na+扩散系数，适合进行工业化生产推广
2、本专利技术的另外一个目的是提供一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料作为正极在钠离子电池中的应用。
3、实现上述目的一种技术方案是：一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，所述高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的化学式为na4fe2.5+x(mn0.3cu0.3mg0.2ni0.1zn0.1)0.5-x(po4)2(p2o7)/c复合材料，其中x为0.1-0.5；该na4fe2.5+x(mn0.3cu0.3mg0.2ni0.1zn0.1)0.5-x(po4)2(p2o7)/c复合材料通过溶胶-凝胶法制备而成，具体为：将钠源材料、铁源材料、磷源材料、乙酸锰、乙酸铜、乙酸镁、乙酸镍、乙酸锌、磷酸和柠檬酸共同溶解在去离子水中，然后油浴加热至100～120℃，反应8～12小时使其形成凝胶状物质，然后将凝胶状物质转移到干燥箱中在200℃～250℃干燥后进行研磨；将研磨得到的粉末状产物在管式气氛炉中进行烧结，烧结得到的产物进行冷却后粉碎制得na4fe2.5+x(mn0.3cu0.3mg0.2ni0.1zn0.1)0.5-x(po4)2(p2o7)/c复合材料。
4、上述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其中，所述钠源材料、铁源材料和磷源材料中，na:fe:p的摩尔比为1:(2.5+x):4，其中x为0.1-0.5。
5、上述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其中，所述钠源材料为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠和磷酸二氢钠中的一种或几种；
6、所述铁源材料为一水合乙酸铁、九水合硝酸铁、一水合草酸亚铁、氧化铁和二水合磷酸铁中的一种或几种；
7、所述磷源材料为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和五氧化二磷中的一种或几种。
8、上述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其中，所述乙酸锰、乙酸铜、乙酸镁、乙酸镍和乙酸锌为各掺杂元素对应的盐，且均为可溶性盐。
9、上述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其中，所述乙酸锰、乙酸铜、乙酸镁、乙酸镍和乙酸锌中，mn:cu:mg:ni:zn的摩尔比为3:3:2:1:1。
10、上述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其中，烧结条件为先在300～350℃保温3～7小时，然后在500～600℃保温10～15小时，烧结过程中升温速率为2～5℃/min。
11、本专利技术还提供了一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料在钠离子电池中的应用。
12、上述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料应用，其中，所述高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料用作正极材料。
13、采用本专利技术的高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法及应用的技术方案，合成工艺简单，涉及元素种类成本低且清洁无污染，获得的材料应用于钠离子电池在1.5～4.2v之间表现出较高的比容量，且具有较高的na+扩散系数，适合进行工业化生产推广。
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1.一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的化学式为Na4Fe2.5+x(Mn0.3Cu0.3Mg0.2Ni0.1Zn0.1)0.5-x(PO4)2(P2O7)/C复合材料，其中x为0.1-0.5；该Na4Fe2.5+x(Mn0.3Cu0.3Mg0.2Ni0.1Zn0.1)0.5-x(PO4)2(P2O7)/C复合材料通过溶胶-凝胶法制备而成，具体为：将钠源材料、铁源材料、磷源材料、乙酸锰、乙酸铜、乙酸镁、乙酸镍、乙酸锌、磷酸和柠檬酸共同溶解在去离子水中，然后油浴加热至100～120℃，反应8～12小时使其形成凝胶状物质，然后将凝胶状物质转移到干燥箱中在200℃～250℃干燥后进行研磨；将研磨得到的粉末状产物在管式气氛炉中进行烧结，烧结得到的产物进行冷却后粉碎制得Na4Fe2.5+x(Mn0.3Cu0.3Mg0.2Ni0.1Zn0.1)0.5-x(PO4)2(P2O7)/C复合材料。
2.如权利要求1所述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述钠源材料、铁源材料和磷源材料中，Na:Fe:P的摩尔比为1:(2.
3.如权利要求1或2所述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述钠源材料为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠和磷酸二氢钠中的一种或几种；
4.如权利要求1所述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述乙酸锰、乙酸铜、乙酸镁、乙酸镍和乙酸锌为各掺杂元素对应的盐，且均为可溶性盐。
5.如权利要求1所述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述乙酸锰、乙酸铜、乙酸镁、乙酸镍和乙酸锌中，Mn:Cu:Mg:Ni:Zn的摩尔比为3:3:2:1:1。
6.如权利要求1所述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，烧结条件为先在300～350℃保温3～7小时，然后在500～600℃保温10～15小时，烧结过程中升温速率为2～5℃/min。
7.一种如权利要求1所述的高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料在钠离子电池中的应用。
8.如权利要求7所述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料应用，其特征在于，所述高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料用作正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的化学式为na4fe2.5+x(mn0.3cu0.3mg0.2ni0.1zn0.1)0.5-x(po4)2(p2o7)/c复合材料，其中x为0.1-0.5；该na4fe2.5+x(mn0.3cu0.3mg0.2ni0.1zn0.1)0.5-x(po4)2(p2o7)/c复合材料通过溶胶-凝胶法制备而成，具体为：将钠源材料、铁源材料、磷源材料、乙酸锰、乙酸铜、乙酸镁、乙酸镍、乙酸锌、磷酸和柠檬酸共同溶解在去离子水中，然后油浴加热至100～120℃，反应8～12小时使其形成凝胶状物质，然后将凝胶状物质转移到干燥箱中在200℃～250℃干燥后进行研磨；将研磨得到的粉末状产物在管式气氛炉中进行烧结，烧结得到的产物进行冷却后粉碎制得na4fe2.5+x(mn0.3cu0.3mg0.2ni0.1zn0.1)0.5-x(po4)2(p2o7)/c复合材料。
2.如权利要求1所述的一种高稳定焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述钠源材料、铁源材料和磷源材料中，na:fe:p的摩尔比为1:...
【专利技术属性】
技术研发人员：田剑莉亚，李昆，侯肖瑞，
申请(专利权)人：贲安能源科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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