CN116081594A - 一种钠离子电池正极材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钠离子电池技术领域，更具体地，涉及一种钠离子电池正极材料的制备方法。本发明提供了一种合成工艺简单且成本低的钠离子电池正极材料Na2FePO4F的制备方法。将FePO4·2H2O粉末与NaF研磨混合，将混合后的原料置于水热反应釜中，进行水热反应得到Na2FePO4F前驱体材料，然后经烧结得到Na2FePO4F正极材料。本发明制备的钠离子正极材料Na2FePO4F的首次可逆容量可达110mAh/g，接近于理论比容量，且循环性能好，具有广泛的应用价值和极大的市场前景。
Description
技术领域
本发明属于钠离子电池技术领域，更具体地，涉及一种钠离子电池正极材料的制备方法。
背景技术
随着全球锂矿资源竞争的日益加剧，锂价或将持续上涨，目前已高居50万/吨，锂资源的紧缺已严重影响锂电池的稳步发展。众所周知，钠与锂位于同一主族，具有相似的物化特性，但钠资源分布非常丰富，地壳丰度高达2.75％，而锂资源仅为0.0017％。更值得一提的是，研究者发现钠离子电池和锂离子电池其工作原理相似、关键技术融通，制备成相应的电极材料时，两种电池材料又表现出相似的性质。因此，在锂资源供给面临瓶颈，锂价“高攀不起”的当下，资源丰富且成本低的钠离子电池格外备受关注。已有不少研究者将目光投向来源丰富、成本更低、电化学性能更稳定、使用更安全的水溶液体系钠离子电池，使其在储能电池、基站备用电源、低速四轮车、电动两轮车等领域得以广泛应用，将与锂电形成互补格局。
虽然钠离子电池已备受关注，但钠离子具有较大的离子半径将使其在充放电脱嵌钠离子的过程中，动力学速率极其缓慢，这是研究者不得不面临且亟需解决的问题。同时，由于离子半径大不仅限制了材料的离子传输，也会在充放电过程中发生相变，导致材料结构变形，进而影响电池的循环稳定性。已有研究表明，可通过离子掺杂与表面包覆可解决上述提及问题。例如，Sun等人于2022年采用聚四氟乙烯为碳源和补氟剂，制备了碳包覆Na3V2(PO4)2F3复合材料，显著提高了电池的可逆容量、倍率容量和循环稳定性。同年，Lu等人也报道了以甘蔗渣为碳源的碳包覆钠离子正极材料Na2FePO4F。结果表明，包覆碳后的正极材料电化学性能明显优于未包覆碳源的材料。
报道居多的钠离子正极材料主要有层状氧化物类化合物、普鲁士蓝类化合物和聚阴离子类化合物。经分析，层状氧化物类的正极材料具有比容量高的显著优势，但循环性能差；而普鲁士蓝类化合物也有较高比容量，但其毒性大。相比而言，聚阴离子类的正极材料最大优势在于循环稳定性好，且可应用于水溶液体系，大大增加了其安全性能。
作为电极材料，比容量是衡量电池性能至关重要的因素。研究者采用包覆、掺杂等多种技术以提高电极的比容量、循环稳定性等。虽然Lu等人已有用草酸铁、氟化钠、磷酸二氢铵、醋酸钠和甘蔗渣为原料，采用流变相法制备得到了钠离子正极材料Na2FePO4F，但在0.1C倍率下的首圈放电比容量为93mAh/g，循环40圈后放电比容量为85mAh/g；当倍率提高至1C时，首圈放电比容量仅约30mAh/g。同时，现有仅公开的一项有关正极材料Na2FePO4F的专利文献，在0.1C倍率下的首圈放电比容量也仅为120mAh/g。由此可见，现有正极材料的合成技术仍存在些许不足，比容量、循环稳定性和安全性均有待提高。因此，亟需开发一种易于工业化生产且实用性能好、绿色无污染、低成本的钠离子正极材料的技术。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种钠离子电池正极材料Na2FePO4F的制备方法，采用流变相法合成低成本钠离子正极材料Na2FePO4F，解决了现有技术钠离子电池正极材料Na2FePO4F用于钠离子电池比容量低、循环稳定性欠佳等的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种钠离子电池正极材料Na2FePO4F的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氟化钠和FePO4·2H2O粉末通过研磨混合均匀，即得包含铁源、磷源和钠源的混合盐；
(2)将钠盐补充剂和碳源的混合水溶液与步骤(1)所述混合盐混合后进行水热反应，得到Na2FePO4F前驱体；
(3)将步骤(2)所述Na2FePO4F前驱体进行烧结得到钠离子电池正极材料Na2FePO4F。
优选地，步骤(1)所述FePO4·2H2O粉末的平均粒度为0.5～10μm，进一步优选为2～6μm。
优选地，步骤(1)所述FePO4·2H2O粉末为以FeSO4·7H2O和H3PO4为原料采用紊流循环法制备得到的粉末材料。
优选地，步骤(1)所述FePO4·2H2O粉末与氟化钠的摩尔比为1:1～2:1。
优选地，步骤(2)所述钠盐补充剂为醋酸钠、草酸钠或柠檬酸钠，所述混合水溶液中钠离子的浓度为2～6mol/L，所述碳源的浓度为0.1～0.5g/mL，所述碳源为蔗糖和/或葡萄糖。
优选地，步骤(2)所述混合水溶液中钠盐补充剂与步骤(1)所述混合盐中氟化钠的摩尔比为0.5～1.2:1。
优选地，步骤(2)将钠盐补充剂和碳源的混合水溶液与步骤(1)所述混合盐通过超声混合后再进行水热反应，所述超声混合的时间为30～45min。
优选地，步骤(2)所述水热反应的温度为40～180℃，反应时间为10～40h。
优选地，步骤(3)所述烧结具体为：惰性气氛下先于200～400℃预烧结1～5h，再于500～800℃二次烧结4～12h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
优选地，所述惰性气氛为N2、He、Ar或N2和Ar的混合气体。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的制备方法制备得到的钠离子电池正极材料Na2FePO4F。
按照本发明的另一个方面，提供了一种钠离子电池，包含正极、负极和隔膜，其中所述正极的活性材料包含所述的正极材料Na2FePO4F。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下
有益效果：
(1)本发明提供了一种合成工艺简单且成本低的新型钠离子电池正极材料Na2FePO4F的制备方法。本发明将FePO4·2H2O粉末与NaF研磨混合，将混合后的原料置于水热反应釜中，在一定温度下反应一定时间即可得到Na2FePO4F前驱体材料，然后经烧结得到Na2FePO4F正极材料。
(2)本发明将制备的钠离子电池正极材料Na2FePO4F组装成电池，测得电池的首次可逆容量可达110mAh/g，接近于理论比容量，且循环性能好；因此，本发明中制备所得的新型钠离子电池正极材料Na2FePO4F具有广泛的应用价值和极大的市场前景。
(3)本发明中制备所得的新型钠离子电池正极材料Na2FePO4F的原料来源广泛，且合成技术路线极为简单，更易于实现工业化生产。
(4)本发明优选实施例中采用紊流循环法制备FePO4·2H2O粉末，可得高纯度纳米级原料，为正极材料Na2FePO4F的制备奠定了良好的基础。
综上所述，本发明中制备新型钠离子电池正极材料Na2FePO4F的合成方法，其技术路线简单、成本低、正极材料比容量较高、循环稳定性好且可应用于水溶液体系等优点。由此可得，该制备方法可在化学电源技术领域加以推广和应用
附图说明
图1是本发明中钠离子电池正极材料Na2FePO4F的制备方法流程图；
图2是本发明中钠离子电池正极材料Na2FePO4F的X射线衍射物相分析图；
图3是本发明中钠离子电池正极材料Na2FePO4F的SEM图；
图4是本发明中钠离子电池正极材料Na2FePO4F在1C倍率下的首圈充放电曲线图；
图5是本发明中钠离子电池正极材料Na2FePO4F的循环性能曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明着眼于循环稳定性和安全性能更好的聚阴离子类正极材料的制备。而含氟聚硫酸根型铁基钠离子电池正极材料，其理论充放电平台为3.0V，基于Fe2+/Fe3+氧化还原反应，其最高放电比容量可达124mAh/g。由此可见，含氟聚磷酸根型铁基正极材料是最具潜力可替代当前锂电体系的储能材料。
本发明提供的一种含氟聚磷酸根型铁基钠离子电池正极材料Na2FePO4F的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氟化钠和FePO4·2H2O粉末通过研磨混合均匀，即得包含铁源、磷源和钠源的混合盐；
(2)将钠盐补充剂和碳源的混合水溶液与步骤(1)所述混合盐混合后进行水热反应，得到Na2FePO4F前驱体；
(3)将步骤(2)所述Na2FePO4F前驱体进行烧结得到钠离子电池正极材料Na2FePO4F。
一些实施例中，步骤(1)FePO4·2H2O粉末的平均粒度为0.5～10μm，更佳为2～6μm。合适的FePO4·2H2O粉末粒度范围更有利于制备得到本发明高比容量Na2FePO4F正极材料。上述粒度范围的FePO4·2H2O粉末可以通过各种超细粉末的制备方法获得，一些实施例中，步骤(1)所述FePO4·2H2O粉末为以FeSO4·7H2O和H3PO4为原料采用紊流循环法制备得到的粉末材料。紊流循环法(或称紊流循环反应法)是在搅拌过程中，利用导流装置使物料的流动方向发生改变，使物料处于紊流状态。在此状态下混合物中各物质的运动方向均具有随机性特点，所以物料间的混合或分散更加快速、均匀，各反应物在短时间内能够迅速接触从而快速形成均匀的微晶颗粒产物。这种方法有利于合成超细、高纯粉体材料。本发明采用紊流循环法制备超细FePO4·2H2O粉末，作为制备钠离子正极材料Na2FePO4F的铁源和磷源。
本发明实施例中采用紊流循环釜通过紊流循环反应制备FePO4·2H2O粉末，其具体结构参见文献“胡意等，紊流循环法合成超细磷酸锂及表征，化工学报，2014，(000)003，1099-1103”。当该紊流循环釜运行时，定转子开始旋转，将FeSO4·7H2O和H3PO4按一定的配比溶于一定质量的去离子水中，加入过量的H2O2直至用1-10邻菲哕啉乙醇溶液检测现配的氧化液中Fe2+完全变为Fe3+。然后将配好的氧化液打入紊流循环釜中，从底部吸入定子内高速混合，通过严格控制反应体系的紊流循环速率、助剂量、反应温度、滴加的NaOH浓度、终点pH值、陈化时间、水洗温度、干燥温度和时间等条件，以合成表面形貌良好、粒度分布均匀的FePO4·xH2O。然后从定子导流筒壁的网孔中排出，依次循环。最后将得到的FePO4·xH2O干粉转移至柜式电炉中，在一定温度下热处理一定时间，脱结晶水得到微纳级磷酸铁粉体。其原理类似于撞击流反应器(伍元，化工进展，2001,20(11)，8-13)，在定子内形成撞击区，有利于促进微观混合和制取纳米或亚微米级的FePO4·2H2O粉末。
FePO4·2H2O粉末提供铁源和磷源，氟化钠提供氟源和钠源，氟化钠不宜过量，否则影响制备得到的正极材料结构和性能，本方法中还额外引入钠盐补充剂。一些实施例中，步骤(1)所述FePO4·2H2O粉末与氟化钠的摩尔比为1:1～2:1。步骤(2)所述钠盐补充剂为醋酸钠、草酸钠或柠檬酸钠，所述混合水溶液中钠离子的浓度为2～6mol/L，所述碳源的浓度为0.1～0.5g/mL，所述碳源为蔗糖和/或葡萄糖。步骤(2)所述混合水溶液中钠盐补充剂与步骤(1)所述混合盐中氟化钠的摩尔比为0.5～1.2:1。
一些实施例中，步骤(2)将钠盐补充剂和碳源的混合水溶液与步骤(1)所述混合盐通过超声混合后再进行水热反应，所述超声混合的时间为30～45min。实验过程中发现，充分的超声混合有助于制备得到纳米级正极材料。
一些实施例中，步骤(2)所述水热反应的温度为40～180℃，反应时间为10～40h。实验中发现，水热温度不宜太高，否则烧结过程中容易结块；另一方面，水热温度也不宜太低，否则制备得到的前驱体材料蓬松度不够，烧结后会塌方导致正极材料孔隙率变小，从而导致电化学性能不稳定。本发明水热反应过程实质上属于流变相合成方法(气相和液相之间的相互转变)，采用流变相法可以合成具有理想的孔隙率和蓬松度的Na2FePO4F正极材料结构。
一些实施例中，步骤(3)所述烧结具体为：惰性气氛下先于200～400℃预烧结1～5h，再于500～800℃二次烧结4～12h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。烧结时优选在旋转管式炉中进行，防止烧结过程中发生团聚。所述惰性气氛可以为N2、He、Ar或N2和Ar的混合气体。
本发明所述的制备方法制备得到的钠离子电池正极材料Na2FePO4F，可用作钠离子电池的正极活性材料。本发明还提供了一种钠离子电池，包含正极、负极和隔膜，其中所述正极的活性材料包含本发明所述的正极材料Na2FePO4F、
本发明公开了一种新型钠离子电池正极材料Na2FePO4F的制备方法，可使我国电化学储能技术得以持续发展，在一定程度上缓解了锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题，可作为锂离子电池的有益补充。一些实施例中，如图1所示，具体步骤如下：利用紊流循环法合成的FePO4·2H2O作为磷源和铁源，NaF和CH3COONa作为氟源和钠源，蔗糖为碳源。其中，氟化钠的加入主要是引入氟离子，利用其诱导作用提高制备所得活性材料的电化学性能；而加入醋酸钠则主要以补充钠离子为主。将一定量的FePO4·2H2O和NaF于研钵中研磨混合均匀，并置于水热釜中。将一定量的CH3COONa溶于去离子水，并加入蔗糖，搅拌至透明溶液。然后将所得透明溶液缓慢地加入到水热釜中，超声搅拌至均匀得到流变态混合物，并将水热釜置于烘箱中恒温反应，即得钠离子正极材料Na2FePO4F前驱体；再将此前驱体置于管式炉，在惰性氛围中于不同温度下烧结，即得钠离子电池正极材料Na2FePO4F。本发明中的制备方法其合成工艺简单，易于工业化生产。
实施例1
一种新型钠离子正极材料Na2FePO4F的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用紊流循环法合成FePO4·2H2O，即得铁源和磷源。制备方法为：将FeSO4·7H2O和H3PO4按3:1溶于去离子水中，加入过量的H2O2(加入量为磷酸的1.5倍)直至用1-10邻菲哕啉乙醇溶液检测现配的氧化液中Fe2+完全变为Fe3+。然后将配好的氧化液打入紊流循环釜中，严格控制反应体系的紊流循环速率3000r/min、反应温度85℃、滴加10％的NaOH浓度、终点pH值2.08、陈化时间1h、水洗温度60℃洗涤4次、140℃干燥8h，合成表面形貌良好、粒度分布均匀的FePO4·xH2O。最后将得到的FePO4·xH2O干粉转移至柜式电炉中，在80℃下热处理12h，脱结晶水得到平均粒度为4μm的磷酸亚铁粉体。
(2)称取1.0g NaF和3.6g步骤(1)中制备的FePO4·2H2O置于玛瑙研钵中研磨30min，即得混合盐；
(3)称取1.8g CH3COONa溶于4ml去离子水中，加入1.0g蔗糖，搅拌至透明溶液，即得透明溶液；
(4)将步骤(2)中制备的混合盐置于水热反应釜中，并将步骤(3)中得到的透明溶液缓慢滴加加入到水热反应釜中，超声搅拌40min至均匀。将盛有混合液的反应釜置于80℃的烘箱中加热保温20h，即得Na2FePO4F前驱体；
(5)将步骤(4)中制备的Na2FePO4F前驱体置于旋转管式炉，氩气氛围下先后于300℃预烧结3h，600℃二次烧结8h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
实施例2
一种新型钠离子正极材料Na2FePO4F的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用紊流循环法合成FePO4·2H2O，即得铁源和磷源，制备具体步骤同实施例1；
(2)称取1.0g NaF和3.6g步骤(1)中制备的FePO4·2H2O置于玛瑙研钵中研磨30min，即得混合盐；
(3)称取6.0g柠檬酸钠溶于6ml去离子水中，加入1.0g蔗糖，搅拌至透明溶液，即得透明溶液；
(4)将步骤(2)中制备的混合盐置于水热反应釜中，并将步骤(3)中得到的透明溶液缓慢加入到水热反应釜中，超声搅拌至均匀。将盛有混合液的反应釜置于100℃的烘箱中加热保温18h，即得Na2FePO4F前驱体；
(5)将步骤(4)中制备的Na2FePO4F前驱体置于管式炉，氩气氛围下先后于400℃预烧结3h，700℃二次烧结8h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
实施例3
一种新型钠离子正极材料Na2FePO4F的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用紊流循环法合成FePO4·2H2O，即得铁源和磷源，制备具体步骤同实施例1；
(2)称取1.0g NaF和3.6g步骤(1)中制备的FePO4·2H2O置于玛瑙研钵中研磨30min，即得混合盐；
(3)称取3.0g草酸钠溶于5ml去离子水中，加入1.0g蔗糖，搅拌至透明溶液，即得透明溶液；
(4)将步骤(2)中制备的混合盐置于水热反应釜中，并将步骤(3)中得到的透明溶液缓慢加入到水热反应釜中，超声搅拌至均匀。将盛有混合液的反应釜置于120℃的烘箱中加热保温16h，即得Na2FePO4F前驱体；
(5)将步骤(4)中制备的Na2FePO4F前驱体置于管式炉，氩气氛围下先后于350℃预烧结3h，800℃二次烧结8h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
实施例4
一种新型钠离子正极材料Na2FePO4F的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用紊流循环法合成FePO4·2H2O，即得铁源和磷源，制备具体步骤同实施例1；
(2)称取1.0g NaF和3.6g步骤(1)中制备的FePO4·2H2O置于玛瑙研钵中研磨30min，即得混合盐；
(3)称取1.8g CH3COONa溶于4ml去离子水中，加入2.0g葡萄糖，搅拌至透明溶液，即得透明溶液；
(4)将步骤(2)中制备的混合盐置于水热反应釜中，并将步骤(3)中得到的透明溶液缓慢加入到水热反应釜中，超声搅拌至均匀。将盛有混合液的反应釜置于140℃的烘箱中加热保温14h，即得Na2FePO4F前驱体；
(5)将步骤(4)中制备的Na2FePO4F前驱体置于管式炉，氩气氛围下先后于200℃预烧结4h，500℃二次烧结10h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
实施例5
一种新型钠离子正极材料Na2FePO4F的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用紊流循环法合成FePO4·2H2O，即得铁源和磷源，制备具体步骤同实施例1；
(2)称取1.0g NaF和3.6g步骤(1)中制备的FePO4·2H2O置于玛瑙研钵中研磨30min，即得混合盐；
(3)称取6.0g柠檬酸钠溶于6ml去离子水中，加入2.0g葡萄糖，搅拌至透明溶液，即得透明溶液；
(4)将步骤(2)中制备的混合盐置于水热反应釜中，并将步骤(3)中得到的透明溶液缓慢加入到水热反应釜中，超声搅拌至均匀。将盛有混合液的反应釜置于160℃的烘箱中加热保温12h，即得Na2FePO4F前驱体；
(5)将步骤(4)中制备的Na2FePO4F前驱体置于管式炉，氩气氛围下先后于350℃预烧结4h，600℃二次烧结10h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
实施例6
一种新型钠离子正极材料Na2FePO4F的制备方法，具体步骤如下：
(1)采用紊流循环法合成FePO4·2H2O，即得铁源和磷源，制备具体步骤同实施例1；
(2)称取1.0g NaF和3.6g步骤(1)中制备的FePO4·2H2O置于玛瑙研钵中研磨30min，即得混合盐；
(3)称取3.0g草酸钠溶于5ml去离子水中，加入2.0g葡萄糖，搅拌至透明溶液，即得透明溶液；
(4)将步骤(2)中制备的混合盐置于水热反应釜中，并将步骤(3)中得到的透明溶液缓慢加入到水热反应釜中，超声搅拌至均匀。将盛有混合液的反应釜置于180℃的烘箱中加热保温10h，即得Na2FePO4F前驱体；
(5)将步骤(4)中制备的Na2FePO4F前驱体置于管式炉，氩气氛围下先后于400℃预烧结4h，800℃二次烧结10h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
对比例1
(1)采用紊流循环法合成FePO4·2H2O，即得铁源和磷源，制备具体步骤同实施例1；
(2)称取1.0g NaF、1.8g CH3COONa、1.0g蔗糖和3.6g步骤(1)中制备的FePO4·2H2O置于玛瑙研钵中研磨30min，即得混合盐；
(3)将步骤(2)中制备的混合盐置于水热反应釜中，将盛有混合盐的反应釜置于80℃的烘箱中加热保温20h，即得Na2FePO4F前驱体；
(4)将步骤(3)中制备的Na2FePO4F前驱体置于旋转管式炉，氩气氛围下先后于300℃预烧结3h，600℃二次烧结8h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
将实施例1制备的钠离子正极材料Na2FePO4F置于X射线衍射仪上，即得钠离子正极材料Na2FePO4F的X射线衍射物相分析见图2内容(a)。可以看出在2θ＝34.2°、20＝＝34.5°和20＝34.8°呈现一个分裂明显的三重峰，这与Na2FePO4F特征峰相一致，表明通过本方法制备得到了Na2FePO4F正极材料。
利用扫描电镜对实施例1制备的钠离子正极材料进行观察并处理，即得图3所示的SEM图。可以看出Na2FePO4F材料呈现出不规则的微纳二级结构，一次粒子直径多在200～300nm之间，堆叠形成2～5μm的团聚体。
将实施例1制备的钠离子正极材料Na2FePO4F进行电化学性能测试。以实施例1制备的Na2FePO4F作为正极活性材料，以氯化银为参比电极，进行电化学性能测试。图4和图5分别是实施例1中钠离子正极材料Na2FePO4F在1C倍率下的首圈充放电曲线图和循环性能曲线图，由图可以看出钠离子正极材料Na2FePO4F在1C倍率下的首次可逆充放电比容量可达110mAh/g，与理论比容量较为接近，且循环性能好。
采用对比例1的干法球磨混合方法时，将对比例1所得活性材料进行XRD测试分析，结果如图2内容(b)所示，表明制备得到的是NaPF6，而不是Na2FePO4F。
综上所述，本发明所制备的钠离子正极材料Na2FePO4F具有成本低、容量高、安全性好、循环稳定性好等优点，因此，本发明中的制备方法适合在化学电源领域加以推广和应用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钠离子电池正极材料Na2FePO4F的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将氟化钠和FePO4·2H2O粉末通过研磨混合均匀，即得包含铁源、磷源和钠源的混合盐；
(2)将钠盐补充剂和碳源的混合水溶液与步骤(1)所述混合盐混合后进行水热反应，得到Na2FePO4F前驱体；
(3)将步骤(2)所述Na2FePO4F前驱体进行烧结得到钠离子电池正极材料Na2FePO4F。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述FePO4·2H2O粉末的平均粒度为0.5～10μm。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述FePO4·2H2O粉末为以FeSO4·7H2O和H3PO4为原料采用紊流循环法制备得到的粉末材料。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述FePO4·2H2O粉末与氟化钠的摩尔比为1:1～2:1；步骤(2)所述混合水溶液中钠盐补充剂与步骤(1)所述混合盐中氟化钠的摩尔比为0.5～1.2:1。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述钠盐补充剂为醋酸钠、草酸钠或柠檬酸钠，所述混合水溶液中钠离子的浓度为2～6mol/L，所述碳源的浓度为0.1～0.5g/mL，所述碳源为蔗糖和/或葡萄糖。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)将钠盐补充剂和碳源的混合水溶液与步骤(1)所述混合盐通过超声混合后再进行水热反应，所述超声混合的时间为30～45min。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述水热反应的温度为40～180℃，反应时间为10～40h。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述烧结具体为：惰性气氛下先于200～400℃预烧结1～5h，再于500～800℃二次烧结4～12h，即得Na2FePO4F钠离子正极材料。
9.如权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到的钠离子电池正极材料Na2FePO4F。
10.一种钠离子电池，其特征在于，包含正极、负极和隔膜，其中所述正极的活性材料包含如权利要求9所述的正极材料Na2FePO4F。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310161510.6A CN116081594A (zh) | 2023-02-23 | 2023-02-23 | 一种钠离子电池正极材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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