【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，涉及一种钠离子正极材料及制备方法和用途。
技术介绍
1、由于传统化石能源短缺和能源安全等因素的制约以及人们对生态环境保护观念的增强，能源的可持续发展利用和存储受到世界各国的高度重视。锂离子电池因其高的理论比容量和比能量密度在储能市场占据主导地位，但由于锂(li)资源储量有限且分布不均以及锂的多方面消耗，人们对锂离子电池大规模应用产生担忧。钠在元素周期表中位于锂的正下方，具有与金属锂最接近的化学性质，且在地壳中储量丰富，丰度为锂的数千倍，所以钠离子电池(sib)是最有前途的可再生锂离子电池替代品的开发新型电源。
2、目前典型的钠离子正极材料有过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物、硫化物、氟化物和有机正极材料等。相比之下，聚阴离子阴极表现出稳定的框架结构，保证了长期循环的稳定性。其中，混合聚阴离子材料中多种阴离子单元通过不同程度的诱导效应调节氧化还原电压，提供更多的结构多样性同时，铁基聚阴离子化合物由于铁的成本低、环境友好而具有进一步的优势。
3、混合聚阴离子化合物na2fe(c2o4)so4，成本低，拥有优异的电化学性能和双充放电电压平台3.1v和3.5v，大孔道，利于钠离子的转移，结构稳定，而目前其合成方法多为溶剂热法，如中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心发表的“a low-cost andenvironmental friendly mixed polyanionic cathode for sodium-ion storage”(angew.chem
4、因此，如何提升钠离子正极材料(混合聚阴离子化合物na2fe(c2o4)so4)的产率、纯度及结构稳定性，提高生产效果，是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种钠离子正极材料及制备方法和用途。本专利技术通过有机溶剂的湿法球磨的方法，利用机械力的动能，使物料达到分子级混合，实现了钠离子正极材料的快速合成，且得到的产物的纯度高，易处理，其产量及处理量也得到了提升，使得得到的钠离子正极材料结构稳定，纯度高，有优异的电化学性能。
2、为达此目的，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钠离子正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、将草酸、钠源、二价铁源和有机溶剂混合，保护性气氛下进行球磨，干燥，得到所述钠离子正极材料。
5、本专利技术通过有机溶剂的湿法球磨的方法，操作简单，利用机械力的动能，使物料达到分子级混合，实现了钠离子正极材料的快速合成，且得到的产物的纯度高，易处理，其产量及处理量也得到了提升，使得得到的钠离子正极材料结构稳定，纯度高，有优异的电化学性能。
6、本专利技术中，如果选用水作为溶剂进行湿法球磨，则会导致原料完全溶于水中从而无法得到钠离子正极材料，如果不加入溶剂，纯干法球磨，则混合不均匀，且物料分解，得不到目标产物；且制备过程中如果不加入草酸，不易得到目标产物，草酸提供了制备过程中所需要酸性条件，且草酸具有还原性，可保护二价铁不被氧化；而如果选用三价铁源，需要在制备过程中将三价铁还原成二价铁，制备过程繁复，增加了制造难度，无形中提高了制造成本，不利于实现工业化；同时，由于二价铁源的存在，球磨需在保护性气氛下进行，避免二价铁离子氧化得到三价铁离子。
7、优选地，所述草酸与所述钠源的摩尔比为(1.5～2.5):1，例如1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1或2.5:1等。
8、本专利技术中，草酸过量加入，参加反应的同时，还可作为还原剂，避免二价铁离子被氧化为三价铁锂，如果草酸与钠源的摩尔比过小，即草酸加入过少，则不利于产物的生成。
9、优选地，所述钠源包括草酸钠。
10、优选地，所述二价铁源包括硫酸亚铁。
11、优选地，所述有机溶剂包括乙醇、丙酮、甲醇或聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。
12、优选地，所述混合后的溶液的质量浓度≤50％，例如15％、20％、23％、25％、28％、30％、33％、35％、38％、40％、43％、45％、48％或50％等，优选为20～50％。
13、本专利技术中，混合后的溶液的质量浓度过大，超过50％，会导致混合溶液粘度过大，难以进行球磨，低于20％，影响出料量的同时，还存在反应不彻底情况，导致最终得到的产物中，杂质含量高。
14、优选地，所述球磨的转速为400～800rpm，例如400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm或800rpm等。
15、本专利技术在球磨过程中，转速过低，不利于物料混合与反应，效率低，而转速过高，又会导致温度过高，产物易分解，不利于产物的生成和产率提高，且损耗过大。
16、优选地，所述球磨的时间为1～5h，例如1h、2h、3h、4h或5h等。
17、本专利技术的球磨时间，过短，混合不均匀，且反应不充分，过长，会导致能耗增加。
18、优选地，所述球磨后进行洗涤。
19、本专利技术中，通过洗涤即可去除过量的草酸和反应产生的杂质，无需复杂的处理手段，也无需加入甘油去除多余硫酸钠，操作简单，得到的产物纯度较高。
20、优选地，所述干燥包括真空干燥。
21、优选地，所述干燥的温度为120～200℃，例如120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃等。
22、本专利技术中，真空干燥可以避免得到的钠离子正极材料亚铁氧化。
23、作为优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
24、将草酸、钠源、二价铁源和有机溶剂混合，草酸与所述钠源的摩尔比为(1.5～2.5):1，得到质量浓度为20～50％的混合溶液，将混合溶液保护性气氛下以400～800rpm的转速进行球磨1～5h，120～200℃下真空干燥，得到所述钠离子正极材料。
25、第二方面，本专利技术提供一种钠离子正极材料，所述钠离子正极材料由如第一方面所述的钠离子正极材料的制备方法制备得到，所述钠离子正极材料的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠离子正极材料的制备方法，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所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述草酸与所述钠源的摩尔比为(1.5～2.5):1。
3.根据权利要求1或2所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源包括草酸钠；
4.根据权利要求1-3任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合后的溶液的质量浓度≤50％，优选为20～50％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为400～800rpm；
6.根据权利要求1-5任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述球磨后进行洗涤。
7.根据权利要求1-6任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述干燥包括真空干燥；
8.根据权利要求1-7任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种钠离子正极材料，其特征在于，所述钠离子正极材料由如权利要求1-8任一项所述的钠离
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包括如权利要求9所述的钠离子正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子正极材料的制备方法，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所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述草酸与所述钠源的摩尔比为(1.5～2.5):1。
3.根据权利要求1或2所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源包括草酸钠；
4.根据权利要求1-3任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合后的溶液的质量浓度≤50％，优选为20～50％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为400～800rpm；
6.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾双利，余丽红，夏凡，岳敏，
申请(专利权)人：无锡零一未来新材料技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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