一种高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法及其应用，采用溶胶‑凝胶法合成工艺，将铁源、磷源、钠源、柠檬酸、去离子水、钛源和M在一起加热搅拌，搅拌时间3～8小时，然后油浴加热120～150℃，反应6～9小时，150～220℃进行干燥处理；所得产物进行研磨，然后在管式气氛炉中进行烧结，冷却粉碎后得到目标产物Na<subgt;4</subgt;Fe<subgt;2.5+x</subgt;Ti<subgt;0.5‑2x</subgt;M<subgt;x</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;(P<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;)/C。本发明专利技术涉及的合成工艺简单，涉及元素种类成本低且清洁无污染，获得的材料作为正极材料应用于钠离子电池在2.8V以上表现出较高的放电比容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法及应用。

技术介绍

1、随着电动汽车的发展，对锂电池的需求激增。锂(li)元素非常稀少(20ppm)，而且在地球上分布不均。相比与li，钠(na)是地壳中含量第五高的元素，且与li的物理和化学特性接近。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。

2、钠离子电池目前面临的技术性难题大多数集中在正极材料，焦磷酸磷酸铁钠因其低成本、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。其晶体框架由平行于b-c平面的[fe3p2o13]∞无限层的三维网络组成。[fe3p2o13]∞层沿a轴由p2o7基团连接，这种二磷酸连接产生的大型隧道可提供沿b轴的na扩散通道之一。在充/放电过程中，p2o7基团中的p(3)-o-p(4)之间的角度会发生变化，会导致2.8v以上容量偏低。通过掺杂ti和m(m＝mn，co，ni，cr…)元素，ti和m协同可以产生钉扎效应，使p2o7基团中的p(3)-o-p(4)之间的角度变化减弱，可以有效提高2.8v以上的放电容量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的化学式表示为Na4Fe2.5+xTi0.5-2xMx(PO4)2(P2O7)/C复合材料，其中0≤x≤0.25，M采用Mn、Co、Ni或Cr；Na4Fe2.5+xTi0.5-2xMx(PO4)2(P2O7)/C复合材料通过溶胶-凝胶法制备，具体步骤为：将铁源、磷源、钠源、柠檬酸、去离子水、钛源和M源在一起加热搅拌，搅拌时间3～8小时，然后油浴加热120～150℃，反应6～9小时后，于150～220℃进行干燥处理；干燥后所得产物进行研磨，然后在管式气氛炉中进行烧结，先在280～330℃保温4～7小...

【技术特征摘要】

1.一种高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的化学式表示为na4fe2.5+xti0.5-2xmx(po4)2(p2o7)/c复合材料，其中0≤x≤0.25，m采用mn、co、ni或cr；na4fe2.5+xti0.5-2xmx(po4)2(p2o7)/c复合材料通过溶胶-凝胶法制备，具体步骤为：将铁源、磷源、钠源、柠檬酸、去离子水、钛源和m源在一起加热搅拌，搅拌时间3～8小时，然后油浴加热120～150℃，反应6～9小时后，于150～220℃进行干燥处理；干燥后所得产物进行研磨，然后在管式气氛炉中进行烧结，先在280～330℃保温4～7小时，然后以5～7℃每分钟的升温速率升温至530～580℃并保温6～12小时，最后冷却后粉碎制得目标材料。

2.根据权利要求1所述的一种高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠和磷酸二氢钠中的一种或几种；

3.根据权利要求1所述的一种高能量密度焦磷酸磷酸铁钠材料的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：田剑莉亚，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：