【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法。
技术介绍
1、钠离子电池由于低成本、优异低温性能和循环稳定性等优势，在储能领域具有强劲的应用潜力。其中作为限制电池能量密度的部件，正极材料的研究备受关注。现有的钠离子电池储能体系，正极材料主要有层状氧化物，普鲁士蓝类似物和聚阴离子。聚阴离子化合物是由强共价键构成的三维框架结构，因此具有较高的结构稳定性。其中na3ti2(po4)3是一种典型的钠超离子导体(nasicon)结构的材料，其理论比容量高达135mah/g，稳定的晶体空间结构利于材料电池循环，聚阴离子化合物赋予其优异的热稳定性，因此在钠离子电池应用方面具有巨大潜力。由于ti3+还原性强，传统的利用ti4+化合物通过固相法制备na3ti2(po4)3条件苛刻且还原气氛危险系数高(http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2014.04.003；dx.doi.org/10.1021/ja311044t|j.am.chem.soc.2013,135,3897-3903)，但na3ti2(po4)3在非氧水系条件下能稳定存在(http://dx.doi.org/10.1016/j.elecom.2014.04.003)；因此，利用结构相似、环境兼容性好的nati2(po4)3在水系溶液中通过简单的电化学嵌钠后制备na3ti2(po4)3是可行的。
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，提供一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备
2、实现上述目的的技术方案是：一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，所述钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的分子式为na3ti2(po4)3，所述制备方法包括以下步骤：
3、s1，采用固相法制备nati2(po4)3碳复合材料；
4、s2，在水系溶液中将nati2(po4)3碳复合材料通过电化学嵌钠后制成na3ti2(po4)3材料，钠源来自去氧水溶液中的钠离子，具体为：将nati2(po4)3碳复合材料与粘结剂在溶剂中混合均匀，并涂覆于集流体上，干燥后于含钠去氧水溶液中作为工作电极，对电极采用惰性导电材料电极，采用电化学方法实现na+嵌入，反应结束后在惰性气氛环境下用去氧水冲洗样品，最后在无氧环境下干燥后制得na3ti2(po4)3，该na3ti2(po4)3是一种钠超离子导体结构的聚阴离材料。
5、上述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，步骤s1中，采用固相法制备nati2(po4)3碳复合材料的具体流程为：将na源材料、ti源材料、p源材料及碳源材料混合均匀，干燥后制得前驱粉体；将前驱粉体在惰性气氛保护的烧结窑炉中烧结，冷却后粉碎制得nati2(po4)3碳复合材料；
6、na源材料、ti源材料和p源材料中na：ti：p的摩尔比为1:2:3，碳材料在nati2(po4)3碳复合材中的质量占比为1％-30％上述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其中，所述na源材料采用na2co3、naoh、na2so4和nah2po4中的一种或几种；
7、所述ti源材料采用tio2、钛酸四丁酯和四氯化钛中的一种或几种；
8、所述p源材料采用h3po4、nh4h2po4、(nh4)2hpo4和p2o5中的一种或几种；
9、所述碳源材料采用乙炔黑、活性炭、石墨、碳纤维，石墨烯和碳纳米管中的一种或几种。
10、上述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其中，na源材料、ti源材料、p源材料及碳源材料混合均匀的方式采用干法球磨、湿法球磨和高速分散混合中的一种或几种；
11、na源材料、ti源材料、p源材料及碳源材料混合均匀后的干燥方式采用流化床干燥、喷雾干燥和盘式干燥中一种或几种；
12、所述烧结窑炉的惰性气氛采用氮气和/或氩气；
13、所述烧结窑炉的烧结温度为650-1050℃，升温速率为1-5℃/min；保温时间为4-24h；
14、烧结后的冷却采用主动冷却和/或自然冷却；
15、冷却后的粉碎方式采用机械粉碎、气流磨粉碎和磨盘粉碎中的一种或多种。
16、上述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，步骤s2中，所述nati2(po4)3碳复合材料与粘结剂的质量比为(95-99.9):(0.1-5)；
17、所述nati2(po4)3碳复合材料与粘结剂在溶剂中混合均匀后涂覆在集流体上的面密度范围为0.1-5g/cm2。
18、上述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其中，所述粘结剂采用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和丁苯橡胶中的一种或者几种；
19、所述溶剂采用n-甲基吡咯烷酮或无离子水；
20、所述集流体采用不锈钢防腐集流体。
21、上述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，步骤s2中，所述去氧含钠水溶液中钠盐为硫酸钠、碳酸钠、硝酸钠、醋酸钠和柠檬酸钠等可溶性含钠化合物中的一种或者几种；所述惰性导电材料电极采用碳棒、石墨板和石墨毡中的一种；
22、电化学方法实现na+嵌入中的电流密度为0-400ma/g，电压范围为-1.3～-1.6v，
23、用去氧水冲洗样品的冲洗次数为1-3次。
24、上述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其中，在无氧环境下干燥的方式采用真空干燥或惰性气氛干燥。
25、本专利技术的钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，利用nati2(po4)3在水系溶液中通过简单的电化学嵌钠后制备na3ti2(po4)3材料，该方法工艺简练，可操作性强，制备条件温和，低的风险系数，易于实现量产化，可实现高稳定、高比容量的na3ti2(po4)3材料的批量制备。
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1.一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，所述钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的分子式为Na3Ti2(PO4)3，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，步骤S1中，采用固相法制备NaTi2(PO4)3碳复合材料的具体流程为：将Na源材料、Ti源材料、P源材料及碳源材料混合均匀，干燥后制得前驱粉体；将前驱粉体在惰性气氛保护的烧结窑炉中烧结，冷却后粉碎制得NaTi2(PO4)3碳复合材料；
3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，所述Na源材料采用Na2CO3、NaOH、Na2SO4和NaH2PO4中的一种或几种；
4.根据权利要求2所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，Na源材料、Ti源材料、P源材料及碳源材料混合均匀的方式采用干法球磨、湿法球磨和高速分散混合中的一种或几种；
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述NaTi2(PO4
6.根据权利要求1或5所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，所述粘结剂采用聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和丁苯橡胶中的一种或者几种；
7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述去氧含钠水溶液中钠盐为硫酸钠、碳酸钠、硝酸钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或者几种；所述惰性导电材料电极采用碳棒、石墨板和石墨毡中的一种；
8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，步骤S2中，在无氧环境下干燥的方式采用真空干燥或惰性气氛干燥。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，所述钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的分子式为na3ti2(po4)3，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，步骤s1中，采用固相法制备nati2(po4)3碳复合材料的具体流程为：将na源材料、ti源材料、p源材料及碳源材料混合均匀，干燥后制得前驱粉体；将前驱粉体在惰性气氛保护的烧结窑炉中烧结，冷却后粉碎制得nati2(po4)3碳复合材料；
3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，所述na源材料采用na2co3、naoh、na2so4和nah2po4中的一种或几种；
4.根据权利要求2所述的一种钠离子电池正极材料钛基磷酸盐的制备方法，其特征在于，na源材料、ti源材料、p源材料及碳源材料混合均匀的方...
【专利技术属性】
技术研发人员：田剑莉亚，侯肖瑞，邵偲蔚，
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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