一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法与应用，其化学式为Na<subgt;4</subgt;Fe<subgt;3‑x‑y</subgt;□<subgt;x</subgt;HE<subgt;y</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;2</subgt;P<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;；其中：□为Fe空位；HE为掺杂元素，包括Ni、Mg、Co、Mn、Cu、Zn、Cd、Al、Cr中的至少5种，各掺杂元素均为等摩尔；0.08<x≤0.1，0.2≤y≤0.3。本发明专利技术提供的Fe空位和高熵掺杂协同调控的多缺陷磷酸焦磷酸铁钠正极材料不仅具有高纯相结构，而且Fe空位和高熵掺杂显著地提升了材料的离子/电子电导率和结构稳定性，可以实现大倍率下超过15000次的稳定循环。本发明专利技术还提供了一种简单易操作、低成本的双碳辅助溶胶凝胶合成方法，可以实现原位的碳包覆和形貌调控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钠离子电池正极材料，尤其涉及一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

1、高效储能技术是利用可持续能源的先决条件。近几十年来，锂离子电池的出现极大的促进了便携式电子设备和电动汽车的发展，但供需之间仍然存在较大的差距，特别是有限的锂资源很大程度上限制了大规模储能的发展。相比之下，钠离子电池凭借钠资源丰度高、分布广泛且成本低等优势而成为大规模储能的重要补充。然而，钠离子较大的半径和重的原子质量容易导致电极的结构失效和缓慢的电化学反应动力学，同时伴随着充放电过程中巨大的体积变化，这些都成为了钠离子电池商业化发展的阻碍。众所周知，正极在决定电池系统的成本和电化学性能中起着关键作用，因此需要大力探索具有高工作电压、高比容量和高循环稳定性的先进正极。其中，聚阴离子正极材料因其优异的结构稳定性、长的循环寿命、高安全性和丰富的资源而受到广泛关注。

2、作为最具代表性的铁基磷酸盐正极材料，磷酸焦磷酸铁钠(na4fe3(po4)2p2o7)具有高达129mah g-1的理论容量和接近3.1v的电压平台。得益于其三维开放式的na+扩散通本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，其化学式为Na4Fe3-x-y□xHEy(PO4)2P2O7；其中：□为Fe空位；HE为掺杂元素，包括Ni、Mg、Co、Mn、Cu、Zn、Cd、Al、Cr中的至少5种，各掺杂元素均为等摩尔；0.08<x≤0.1，0.2≤y≤0.3。

2.根据权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述正极材料表面包覆碳层，其中碳含量占正极材料的5-12wt％。

3.一种权利要求1或2所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S1所述碳源A...

【技术特征摘要】

1.一种磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，其化学式为na4fe3-x-y□xhey(po4)2p2o7；其中：□为fe空位；he为掺杂元素，包括ni、mg、co、mn、cu、zn、cd、al、cr中的至少5种，各掺杂元素均为等摩尔；0.08<x≤0.1，0.2≤y≤0.3。

2.根据权利要求1所述的磷酸焦磷酸铁钠正极材料，其特征在于，所述正极材料表面包覆碳层，其中碳含量占正极材料的5-12wt％。

3.一种权利要求1或2所述磷酸焦磷酸铁钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，s1所述碳源a为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、海藻酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或多种；所述碳源b为蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、抗坏血酸、草酸、乙二酸中的一种或多种。

5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹鑫鑫，胡晓萍，梁叔全，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：