【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂电池正极材料，特别是涉及一种高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料及其制备方法。
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（20 ppm），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。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，焦磷酸磷酸铁锰钠因其低成本、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。na4fe3(po4)2p2o7的工作电位为3.2 v (fe3+/fe2+)，理论容量为129 ma h g-1。但由于极化的存在，其实际的工作电位~3.05 v，且na4fe3(po4)2p2o7在合成过程中杂相的生成，实际比容量为~105 ma h g-1。mn元素的加入可以有效提高正极材料的工作电位，但mn的jahn-teller效应会导致三价mn的溶解，同时发生歧化反应。公开号为 cn 116692810 a的中国专利技术专利申请中提出了一种磷酸焦磷酸铁锰钠正极材料的制备方法，采用该方法得到的正极材料na4fe3-xmnx(po4)2p2o7，x=0~3，其在100圈的容量保持率仅为90%左右，不能满足大规模储能对储能系统10-20年的寿命需求。因此，亟需开发一种新型、高能量密度的掺杂型焦磷酸磷酸铁锰钠正极材料。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：为
2、本专利技术解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料，该焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的化学式表示为：na4fe1.5+xmn1.3-xti0.1(po4)2(p2o7)/c（0≤x≤0.5），且其在2.6-4.2 v电压区间（相对于金属钠）的比容量大于85mah g-1。
3、一种用于上述高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，该焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料通过溶胶-凝胶法制备，具体包括以下步骤：
4、s1：将铁源、锰源、磷源、钠源、钛源、柠檬酸、去离子水在一起加热搅拌，搅拌时间6~10小时，然后180 ~ 250 ℃进行干燥处理，其中， na：fe：mn：ti：p的摩尔比为4：（1.5+x）：（1.3-x）：0.1：4，其中，0≤x≤0.5。
5、s2：所得产物进行研磨，然后在管式气氛炉中进行两步烧结：300~350 ℃保温3 ~6小时，然后在650~ 750 ℃保温8 ~ 14小时，升温速率为2~7 ℃每分钟，冷却后粉碎制得目标材料焦磷酸磷酸铁锰钛钠，其化学式表示为：na4fe1.5+xmn1.3xti0.1(po4)2(p2o7)/c（0≤x≤0.5），且其在2.6-4.2 v电压区间的比容量大于85 mah g-1。
6、作为优选，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠、磷酸二氢钠等含na化合物中的一种或几种。
7、作为优选，所述铁源为一水合乙酸铁、九水合硝酸铁、一水合草酸亚铁、氧化铁（即三氧化二铁）以及二水合磷酸铁等含fe化合物中的一种或几种。
8、作为优选，所述锰源为可溶性盐，锰源中mn的价态为+2价。
9、作为优选，所述锰源为乙酸锰、碳酸锰、草酸锰等含锰化合物中的一种或几种。
10、作为优选，所述磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、五氧化二磷等含p化合物中的一种或几种。
11、作为优选，所述钛源为二氧化钛。
12、本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，通过调整fe和mn的比例提高正极材料能量密度，通过掺杂的ti元素提高材料结构的稳定性，从而满足大规模储能对储能系统长寿命的需求；本专利技术所采用的元素均为低成本和无毒的元素，健康环保。
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1.一种高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料，其特征在于： 该焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的化学式表示为：Na4Fe1.5+xMn1.3-xTi0.1(PO4)2(P2O7)/C，0≤x≤0.5，且其在2.6-4.2 V电压区间的比容量大于85 mAh g-1。
2.一种用于权利要求1的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其特征在于：该焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料通过溶胶-凝胶法制备，具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其特征在于：所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠、磷酸二氢钠中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其特征在于：所述铁源为一水合乙酸铁、九水合硝酸铁、一水合草酸亚铁、氧化铁以及二水合磷酸铁中的一种或几种。
5.如权利要求2所述的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其特征在于： 所述锰源为可溶性盐，锰源中Mn的价态为+2价。
6.如权利要求5所述的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备
7.如权利要求2所述的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其特征在于：所述磷源为磷酸、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、五氧化二磷中的一种或几种。
8.如权利要求4所述的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其特征在于：所述钛源为二氧化钛。
...【技术特征摘要】
1.一种高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料，其特征在于： 该焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的化学式表示为：na4fe1.5+xmn1.3-xti0.1(po4)2(p2o7)/c，0≤x≤0.5，且其在2.6-4.2 v电压区间的比容量大于85 mah g-1。
2.一种用于权利要求1的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其特征在于：该焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料通过溶胶-凝胶法制备，具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其特征在于：所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠、磷酸二氢钠中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的高能量密度焦磷酸磷酸铁锰钛钠正极材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯肖瑞，田剑莉亚，
申请(专利权)人：太仓中科赛诺新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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