一种导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料以及钠离子电池制造技术

技术编号：41292029 阅读：12 留言：0更新日期：2024-05-13 14:42

本发明专利技术公开一种导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料以及钠离子电池，所述导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料包括改性石墨、分散剂、铁源、硫酸盐和钠盐，通过将石墨改性，使得晶体六边形的石墨中晶体的碳碳双键部分断裂，后续与空气中的水或氧气发生反应，生成不饱和的碳氢键，再与分散剂中的不饱和键、引力相吸以及钠元素的路易斯碱的作用从而使得改性石墨很好地分散在分散剂上，再与铁源，硫酸盐和钠盐复合成导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，提高了硫酸铁钠复合材的导电性，从而提高硫酸铁钠复合材料的克容量以及循环性能，拓宽其商业化的进程。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钠离子电池，特别涉及一种导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料以及钠离子电池。

技术介绍

1、目前，行业内大部分钠离子电池有三种正极材料路线，层状氧化物，聚阴离子，普鲁士蓝。聚阴离子由于其材料的特殊稳定结构，其材料的循环稳定性较好被认为是最有潜力的商业化的钠电正极材料种类。而钠电聚阴离子的材料有许多种，例如硫酸铁钠，磷酸钒钠，磷酸铁钠等等。由于硫酸铁钠与锂电较成熟的正极材料磷酸铁锂原材料基本一致，制备工艺也基本相同，被认为是最有可能的市场化的钠电聚阴离子材料，但是由于其材料本身导电性较差导致了其材料的克容量较低，循环性能不好，阻碍了其商业化的进程。

2、因此，亟需开发一种克容量高、循环性能好的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，推广硫酸铁钠作为钠电聚阴离子材料的使用范围。

技术实现思路

1、本专利技术的主要目的是提出一种导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料以及钠离子电池，旨在解决现有的正极材料中得聚阴离子材料自身得导电性较差导致了其材料的克容量较低，循环性能不好，阻碍了其商业化的进程的问题。

2、为实现上述目的，本专利技术提出一种导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，包括改性石墨、分散剂、铁源、硫酸盐和钠盐，其中，所述改性石墨的平均粒径为0.1～20um。

3、可选地，所述改性石墨与所述分散剂的质量比为(0.5～1.5)：1。

4、可选地，所述导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料中的硫酸根离子、钠离子和铁离子的摩尔比为3:2：2。

<p>5、可选地，所述铁源包括七水硫酸铁；和/或，

6、所述硫酸盐包括硫酸钠或硫酸铁；和/或，

7、所述钠盐包括硫酸钠或硫酸铁钠。

8、本专利技术提出一种上述任意一项所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料的制备方法，包括以下步骤：

9、s10、将改性石墨和分散剂混合、第一次搅拌、超声得第一混合物；

10、s20、将所述第一混合物与所述铁源混合、第二次搅拌、在惰性气体下进行第一次烧结、研磨、过筛得第二混合物；

11、s30、将所述第二混合物与硫酸盐和钠盐混合，在惰性气体下进行第二次烧结、研磨、过筛得导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料。

12、可选地，步骤s10中：

13、第一次搅拌的速度为200～1000rpm；和/或，

14、第一次搅拌的时间为1～6h；和/或，

15、超声的频率为2mhz～50mhz；和/或，

16、超声的时间为0.5～2h。

17、可选地，步骤s20中：

18、所述第一混合物与所述铁源的质量比为(7～10)：(0.1～3)；和/或，

19、第二次搅拌的速度为200～1000rpm；和/或，

20、第二次搅拌的时间为0.1～2h；和/或，

21、第一次烧结的温度为150～250℃；和/或，

22、第一次烧结的时间为10～15h。

23、可选地，步骤s30中：

24、第二次烧结的温度为200～400℃；和/或，

25、第二次烧结的时间为10～15h。

26、本专利技术还提出一种钠离子电池，包括上述所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料。

27、本专利技术提出一种导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，所述导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料包括改性石墨、分散剂、铁源、硫酸盐和钠盐、首先通过将石墨经过研磨改性，改性后，所述改性石墨的平均粒径为0.1～20um，使得晶体六边形的石墨中晶体的碳碳双键部分断裂，后续与空气中的水或氧气发生反应，生成不饱和的碳氢键，再与分散剂中的不饱和键、引力相吸以及钠元素的路易斯碱的作用从而使得改性石墨很好地分散在分散剂上，再与铁源，硫酸盐和钠盐复合成导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，提高了硫酸铁钠复合材的导电性，从而提高硫酸铁钠复合材料的克容量以及循环性能，拓宽其商业化的进程。

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【技术保护点】

1.一种导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，其特征在于，包括改性石墨、分散剂、铁源、硫酸盐和钠盐，其中，所述改性石墨的平均粒径为0.1～20um。

2.如权利要求1所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，其特征在于，所述改性石墨与所述分散剂的质量比为(0.5～1.5)：1。

3.如权利要求1所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，其特征在于，所述导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料中的硫酸根离子、钠离子和铁离子的摩尔比为3:2：2。

4.如权利要求1所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，其特征在于，

5.一种如权利要求1～4任意一项所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S10中：

7.如权利要求5所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S20中：

8.如权利要求5所述的t导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S30中：

...

【技术特征摘要】

1.一种导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，其特征在于，包括改性石墨、分散剂、铁源、硫酸盐和钠盐，其中，所述改性石墨的平均粒径为0.1～20um。

2.如权利要求1所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，其特征在于，所述改性石墨与所述分散剂的质量比为(0.5～1.5)：1。

4.如权利要求1所述的导电性能强的硫酸铁钠复合正极材料，其特征在于，

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【专利技术属性】
技术研发人员：徐家樑，吕江英，
申请(专利权)人：无锡盘古新能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

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