DE112022002475T5

DE112022002475T5 - Abgeschiedenes natriumeisenphosphatmaterial für die positive elektrode, verfahren zu seiner herstellung und seine verwendung

Info

Publication number: DE112022002475T5
Application number: DE112022002475.5T
Authority: DE
Inventors: Haijun YU; Aixia LI; Yinghao Xie; Yingsheng Zhong; Xuemei Zhang; Changdong LI
Original assignee: Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd; Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd; Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
Current assignee: Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd; Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd; Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
Priority date: 2021-10-15
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2024-03-14
Also published as: CN114068906B; WO2023060989A1; GB202314900D0; GB2619674A; GB2619674B; CN114068906A

Abstract

Abgeschiedenes Natriumeisenphosphat-Material für die positive Elektrode, dessen chemische Formel NaFePO4-xB2O3@A ist, wobei x = 0,001-0,3, A wenigstens eines der Nanooxide der Elemente Zn, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Cr, Ti, Al, Mo, Zr oder Ag ist. Wenn eine Batterie, die aus dem abgeschiedenen Natriumeisenphosphatmaterial für die positive Elektrode hergestellt wurde, geladen und entladen wird, ist der Diffusionsweg der Natriumionen kurz und die Übertragungsrate hoch. Das abgeschiedene Natriumeisenphosphatmaterial für die positive Elektrode umfasst Boroxid und ein Nanooxid; Boroxid kann den Grad der Strukturveränderung während des Lade-/Entladevorgangs des Natriumeisenphosphatmaterials für die positive Elektrode verringern, die Leitfähigkeit des Natriumeisenphosphatmaterials für die positive Elektrode verbessern und die elektrochemische Leistung erhöhen. Das Nanooxid kann einen Shuttle-Effekt im Natriumeisenphosphatmaterial für die positive Elektrode wirksam verhindern, und die Zyklusleistung des Natriumeisenphosphatmaterials für die positive Elektrode wird verbessert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Natriumionenbatterien und insbesondere auf ein Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp sowie ein Herstellungsverfahren und dessen Verwendung.
HINTERGRUND
Die Materialien von Natriumionenbatterien und Lithiumionenbatterien haben ähnliche Strukturen. Im Vergleich zu Lithiumionenbatterien haben Natriumionenbatterien einzigartige Vorteile in Bezug auf Ressourcen, Sicherheit und Lebensdauer. Daher stellen Natriumionenbatterien eine sinnvolle Alternative zu Lithiumionenbatterien dar, insbesondere bei der Anwendung von nichtmobilen Batterien, wie z. B. Batteriespeicherkraftwerken, Raststätten-Ladestationen usw. Derzeit ist es kein kleines Problem, Lithiumionenbatterien durch Natriumionenbatterien zu ersetzen.
Aufgrund der großen Masse und des großen Radius des Natriumions, des hohen Standardpotenzials und der geringeren Elektronegativität ist die Spannung der Natriumionenbatterie niedriger als die der entsprechenden Lithiumionenbatterie, wodurch die Qualität und die Energiedichte der Natriumionenbatterie derjenigen der Lithiumionenbatterie unterlegen sind, was ein Haupteinschränkungsfaktor für den Ersatz der Lithiumionenbatterie ist. Eines der Schlüsselelemente zur Verbesserung der Leistung der Natriumionenbatterie ist das Kathodenmaterial, und das Kathodenmaterial ist das Kernelement, das die elektrochemische Leistung der Natriumionenbatterie direkt beeinflusst.
Von den untersuchten Elektrodenmaterialien für Natriumionenbatterien ist die Struktur des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials derzeit nicht leicht zu ändern. Während des Ladens und Entladens haben die Beschränkung der Gitterstruktur, die Ausdehnung und der Zusammenbruch des Gitters wenig Einfluss auf den Natriumionendeinterkalationsprozess. Daher hat die Batterie eine höhere Stabilität und Zyklusleistung; gleichzeitig hat das Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial eine spezifische regelmäßige räumliche Form, so dass der Effekt der Erhöhung der Energiedichte durch die Ablagerung von Oxid deutlicher ist.
Daher besteht ein dringender Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung eines Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp, um eine Grundlage und technische Unterstützung für die Herstellung von Hochleistungs-Natriumionenbatterien und die praktische Anwendung von Natriumionenbatterien zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, mindestens eines der technischen Probleme zu lösen, die im oben erwähnten Stand der Technik bestehen. Aus diesem Grund schlägt die vorliegende Erfindung ein Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp sowie ein Herstellungsverfahren und dessen Verwendung vor. Das Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp hat eine gute Recyclingleistung.
Um die oben genannten Ziele zu erreichen, werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden technischen Lösungen vorgeschlagen.
Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp mit der chemischen Formel NaFePO₄-xB₂O₃@A, wobei x = 0,001 - 0,3 und das A mindestens eines der Nanooxide des Elements Zn, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Cr, Ti, Al, Mo, Zr oder Ag ist.
Verfahren zur Herstellung eines Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp, umfassend die folgenden Schritte:

(1) Mischen einer Natriumquelle, einer Phosphorquelle, einer Eisenquelle, einer Borquelle und eines Komplexbildners für die Reaktion, Zugabe einer Lauge, um den pH-Wert eines Reaktionssystems einzustellen, Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung und Konzentrieren einer resultierenden flüssigen Phase, um ein Gel zu erhalten;
(2) Erhitzen und Kugelmahlen des Gels zur Gewinnung von Natriumeisen(III)phosphat NaFePO₄-xB₂O₃, x=0,001-0,3;
(3) Spülen des Natriumeisen(III)phosphats NaFePO₄-xB₂O₃ mit A in Form eines Gases, um das Natriumeisen(III)phosphat vom Abscheidungstyp zu erhalten; wobei das A mindestens eines der Nanooxide der Elemente Zn, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Cr, Ti, Al, Mo, Zr oder Ag ist.

In Schritt (1) ist die Natriumquelle bevorzugt wenigstens eine, ausgewählt aus: Natriumhydroxid, Natriumformiat, Natriumacetat, Natriumoxalat, Natriumphosphat, Natriumborat und Natriumcitrat.
In Schritt (1) ist die Phosphorquelle bevorzugt wenigstens eine, ausgewählt aus: Phosphorsäure, Natriumphosphat, Eisenphosphat, Eisen(II)phosphat, Ammoniumphosphat, Ammoniumdihydrogenphosphat, Eisenphosphat und Ammoniumhydrogenphosphat.
In Schritt (1) ist die Borquelle vorzugsweise wenigstens eine, ausgewählt aus: Boroxid, Borsäure, Natriumborat und Eisenborat.
In Schritt (1) ist die Eisenquelle bevorzugt mindestens eine, ausgewählt aus: Eisen(II)hydroxid, Eisen(II)phosphat, Eisen(II)oxalat und Eisen(II)acetat.
Bevorzugt ist in Schritt (1) ein Komplex im Komplexbildner wenigstens einer, ausgewählt aus Zitronensäure, Oxalsäure und Milchsäure.
Bevorzugt ist in Schritt (1) das molare Verhältnis von Natrium, Phosphat, Eisen und Bor in der Natriumquelle, der Phosphorquelle, der Eisenquelle und der Borquelle (0,01-110): (0,01-120): (0,01-110): (0,001-30).
Bevorzugt beträgt in Schritt (1) der Massenanteil des Komplexes am Komplexbildner 0,1 Gew.% bis 40 Gew.-%.
In Schritt (2) ist die Lauge wenigstens eine, ausgewählt aus Natriumhydroxid, Eisenhydroxid und Ammoniakwasser.
In Schritt (2) ist die Atmosphäre der Kugelmühle bevorzugt eine inerte Atmosphäre.
Bevorzugter umfasst die inerte Atmosphäre wenigstens ein Element, ausgewählt aus Argon, Helium, Neon und Xenon.
Bevorzugt beträgt in Schritt (3) der Luftstrom der Spülung 30-200 ml/min.
Batterie, die ein Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp umfasst.
Verglichen mit dem Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung folgende vorteilhafte Wirkungen.

1. Die Batterie, die mittels des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, hat eine kurze NatriumionenDiffusionsstrecke und eine schnellere Übertragungsrate während des Lade- und Entladevorgangs. Was das Boroxid und die Nanooxide in dem Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp betrifft, so kann das Boroxid den Grad der strukturellen Veränderungen während des Lade- und Entladevorgangs verringern, die Leitfähigkeit des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials erhöhen und die elektrochemische Leistung verbessern. Die Nanooxide können den Shuttle-Effekt in den Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterialien wirksam verhindern und die Recyclingleistung des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials entsprechend erhöhen.
2. Wenn das NaFePO₄-xB₂O₃ Kathodenmaterial, das durch die Einführung von Boroxid in das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, in eine Batterie eingesetzt wird, werden eine kurze Natriumionendiffusionsstrecke und eine schnellere Übertragungsrate während des Ladens und Entladens der Batterie erzielt. In 2 wird ein dichter Film von etwa 15 nm auf der Oberfläche des erhaltenen Substrats aus NaFePO_4-3.86B₂O₃@ZnO erhalten, was den coulombschen Wirkungsgrad des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials auf nahezu 100% verbessert.
3. Die vorliegende Erfindung verwendet Nano-Oxid zur Abscheidung von Natriumeisen(III)phosphat, weil Nano-Oxid nicht nur hat eine höhere Leitfähigkeit und höhere chemische Stabilität aufweist, sondern auch einige Metalle (wie Al, Zn, Cu, Fe, Ti, etc.) mehr Reserven im Vergleich zu Nickel, Kobalt, Mangan, etc. haben und die hergestellten Nano-Oxide in großen Mengen hergestellt werden und nicht toxisch sind. Daher spielen sie eine positive Rolle bei der Verbesserung von Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterialien, was für die kommerzielle Anwendung von Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterialien von Vorteil ist.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 ist ein Flussdiagramm zum Ausführungsbeispiel 1 der Erfindung.
2 ist ein Transmissionselektronenmikroskop (TEM)-Bild des ZnO Natriumeisen(III)phosphats vom Abscheidungstyp, hergestellt gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden das Konzept der vorliegenden Erfindung und die erzeugten technischen Wirkungen in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen klar und vollständig beschrieben, um den Zweck, die Merkmale und die Wirkungen der vorliegenden Erfindung vollständig zu verstehen. Natürlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele nur ein Teil der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, und stellen nicht alle möglichen von diesen dar. Ausgehend von den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung gehören andere Ausführungsbeispiele, die von Fachleuten ohne erfinderisches Zutun aufgefunden werden, zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsbeispiel 1
Die Formel des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp lautete in diesem Ausführungsbeispiel NaFePO₄-0,14B₂O₃@ZnO.
Das Verfahren zur Herstellung des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp dieses Ausführungsbeispiels umfasste die folgenden spezifischen Schritte:

(1) Gel-Synthese: 65 g Natriumhydroxid, 173 g Ammoniumdihydrogenphosphat und 8,7 g Borsäure wurden getrennt voneinander aufgelöst und dann miteinander vermischt. 215,9 g Eisen(II)oxalat wurden hinzugefügt, so dass das molare Verhältnis von Natrium, Phosphat, Eisen und Bor 1,63: 1,5: 1,5: 0,14 betrug, und 5,17 Gew.-% 0,81 Zitronensäurelösung wurden hinzugefügt. Die Temperatur wurde auf etwa 55°C geregelt. Ammoniakwasser wurde tropfenweise zugegeben und gerührt, um den pH-Wert auf 8,38 einzustellen, und das Gemisch wurde gemischt und 6 h 4 min gealtert. Der Rückstand wurde entfernt, und ein Gel wurde erhalten.
(2) Wärmebehandlung: Das Gel wurde unter Heliumatmosphäre und 530°C für 7 h 4 min erhitzt und dann mit einer Kugelmühle für 8 h 26 min unter Heliumatmosphäre kugelgemahlen, um Natriumeisen(III)phosphatNaFePO₄-0,14B₂O₃ zu erhalten.
(3) ZnO-Abscheidung: 80 g NaFePO₄-0.14B₂O₃ wurden in den Abscheidungsreaktor gegeben. N₂ wurde bis zum Auslass eingefüllt. Das Gemisch wurde auf 60°C erhitzt, mit N₂-H₂ bei 60 ml/min gespült und 0,97g nano-ZnO wurde durch Helium zugeführt. Nach einer Reaktionszeit von 57 Minuten wurde das synthetisierte, mit ZnO abgeschiedene NaFePO₄-0,14B₂O₃ gewaschen und 2 Stunden lang bei 80°C getrocknet, um das mit ZnO abgeschiedene NaFePO₄ -0.14B O₂₃ @ZnO zu erhalten.

2 ist ein TEM-Bild von NaFePO₄-0,14B₂O₃@ZnO, das in Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Ausführungsbeispiel 2
Die Formel des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp lautete in diesem Ausführungsbeispiel NaFePO₄-0,23B₂O₃@ZnO.
Das Verfahren zur Herstellung des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp dieses Ausführungsbeispiels umfasste die folgenden spezifischen Schritte:

(1) Gel-Synthese: 88 g Natriumhydroxid, 242 g Ammoniumdihydrogenphosphat und 12,2 g Borsäure wurden getrennt voneinander aufgelöst und dann miteinander vermischt. 302,2 g Eisen(II)oxalat wurden hinzugefügt, so dass das molare Verhältnis von Natrium, Phosphat, Eisen und Bor 2,21: 2,1:2,1:0,23 betrug, und 6,20 Gew.-% 1L Zitronensäurelösung wurden hinzugefügt. Die Temperatur wurde auf etwa 55°C geregelt. Ammoniakwasser wurde tropfenweise zugegeben und gerührt, um den pH-Wert auf 8,37 einzustellen, und das Gemisch wurde gemischt und 6 h 4 min gealtert. Der Rückstand wurde entfernt, und ein Gel wurde erhalten.
(2) Wärmebehandlung: Das Gel wurde unter Heliumatmosphäre und 560°C für 6 h 30 min erhitzt und dann mit einer Kugelmühle für 8 h 19 min unter Heliumatmosphäre kugelgemahlen, um Natriumeisen(III)phosphat NaFePO₄-0,23B₂O₃ zu erhalten.
(3) ZnO-Abscheidung: 80 g NaFePO₄-0,23B₂O₃ wurden in den Abscheidungsreaktor gegeben. N₂ wurde bis zum Auslass eingefüllt. Das Gemisch wurde auf 65 °C erhitzt, mit N₂-H₂ bei 75 ml/min gespült und 1,22g nano-ZnO wurde durch Helium zugeführt. Nach einer Reaktionszeit von 62 Minuten wurde das das synthetisierte, mit ZnO abgeschiedene NaFePO₄-0,23B₂O₃ gewaschen und bei 80°C für 2 Stunden getrocknet, um das mit ZnO abgeschiedene NaFePO₄-0,23B₂O₃@ZnO zu erhalten.

Ausführungsbeispiel 3
Die Formel des Natrium-Eisenphosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp lautete in diesem Ausführungsbeispiel NaFePO₄-0,05B₂O₃@CuO.
Das Verfahren zur Herstellung des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp dieses Ausführungsbeispiels umfasste die folgenden spezifischen Schritte:

(1) Gel-Synthese: 27 g Natriumcitrat, 34,5 g Ammoniumdihydrogenphosphat und 4,9 g Borsäure wurden getrennt voneinander aufgelöst und dann miteinander vermischt. 43,2 g Eisen(II)oxalat wurden hinzugefügt, so dass das molare Verhältnis von Natrium, Phosphat, Eisen und Bor 0,315: 0,3: 0,3: 0,05 betrug, und 4,03 Gew.-% 1L Zitronensäurelösung wurden hinzugefügt. Die Temperatur wurde auf etwa 55°C geregelt. Ammoniakwasser wurde tropfenweise zugegeben und gerührt, um den pH-Wert auf 8,72 einzustellen, und das Gemisch wurde gemischt und 6 h 4 min gealtert. Der Rückstand wurde entfernt und ein Gel erhalten.
(2) Wärmebehandlung: Das Gel wurde unter Heliumatmosphäre und 480°C für 8 h 44 min erhitzt und dann mit einer Kugelmühle für 8 h 34 min unter Heliumatmosphäre kugelgemahlen, um Natriumeisen(III)phosphat NaFePO₄-0,05B₂O₃ zu erhalten.
(3) CuO-Abscheidung: 100 g NaFePO₄-0,05B₂O₃ wurden in den Abscheidungsreaktor gegeben. N₂ wurde bis zum Auslass eingefüllt. Das Gemisch wurde auf 60°C erhitzt, mit N₂-H₂ bei 75 ml/min gespült und 0,79 g nano-CuO durch Helium zugegeben. Nach einer Reaktionszeit von 61 Minuten wurde das synthetisierte, mit CuO abgeschiedene NaFePO₄-0,05B₂O₃ gewaschen und bei 80°C für 2 Stunden getrocknet, um mit CuO abgeschiedenes NaFePO₄ -0,05B O₂₃ @ CuO zu erhalten.

Ausführungsbeispiel 4
Die Formel des Natrium-Eisenphosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp in diesem Ausführungsbeispiel war NaFePO₄-0,16B₂O₃@CuO.
Das Verfahren zur Herstellung des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp dieses Ausführungsbeispiels umfasste die folgenden spezifischen Schritte:

(1) Gel-Synthese: 108 g Natriumcitrat, 138 g Ammoniumdihydrogenphosphat und 15,7 g Borsäure wurden getrennt voneinander aufgelöst und dann miteinander vermischt. 172 g Eisenoxalat wurden hinzugefügt, so dass das molare Verhältnis von Natrium, Phosphat, Eisen und Bor 1,26: 1,2: 1,2: 0,16 betrug, und 5,49 Gew.-% 1L Oxalsäurelösung wurden hinzugefügt. Die Temperatur wurde auf etwa 60°C geregelt. Ammoniakwasser wurde tropfenweise zugegeben und gerührt, um den pH-Wert auf 8,57 einzustellen, und das Gemisch wurde gemischt und 6 h 4 min gealtert. Der Rückstand wurde entfernt und ein Gel erhalten.
(2) Wärmebehandlung: Das Gel wurde unter Heliumatmosphäre und 440°C für 10 h 12 min erhitzt und dann mit einer Kugelmühle für 8 h 17 min unter Heliumatmosphäre kugelgemahlen, um Natriumeisenphosphat NaFePO₄-0,16B₂O₃ zu erhalten.
(3) CuO-Abscheidung: 100 g NaFePO₄-0,16B₂O₃ wurden in den Abscheidungsreaktor gegeben. N₂ wurde bis zum Auslass eingefüllt. Das Gemisch wurde auf 65 °C erhitzt, mit N₂-H₂ bei 80 ml/min gespült und 1,27g nano-CuO durch Helium zugeführt. Nach einer Reaktionszeit von 66 Minuten wurde das synthetisierte, mit CuO abgeschiedene NaFePO₄-0,16B₂O₃ gewaschen und bei 80°C für 2 h getrocknet, um mit CuO abgeschiedenes NaFePO₄-0,16B₂O₃@ CuO zu erhalten.

Vergleichsbeispiel 1
Das Verfahren zur Herstellung des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials dieses Vergleichsbeispiels umfasste die folgenden spezifischen Schritte:

Es unterschied sich von Ausführungsbeispiel 1 dadurch, dass in Schritt (1) 63 g Natriumhydroxid und 173 g Ammoniumdihydrogenphosphat getrennt gelöst und dann zusammengemischt wurden; 215,9 g Eisen(II)oxalat wurde hinzugefügt, so dass das molare Verhältnis von Natrium, Phosphat und Eisen(II) 1,58:1,5:1,5 betrug, und 5,17 Gew.-% 0,8 1 Zitronensäurelösung wurden hinzugefügt; und das Endprodukt war NaFePO₄ .

Vergleichsbeispiel 2
Das Verfahren zur Herstellung des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials dieses Vergleichsbeispiels umfasste die folgenden spezifischen Schritte:

(1) Gel-Synthese: 65 g Natriumhydroxid, 173 g Ammoniumdihydrogenphosphat und 8,7 g Borsäure wurden getrennt voneinander aufgelöst und dann miteinander vermischt. 215,9 g Eisen(II)oxalat wurden hinzugefügt, so dass das molare Verhältnis von Natrium, Phosphat, Eisen und Bor 1,63: 1,5:1,5:0,14 betrug, und 5,17 Gew.-% 0,8 1 Zitronensäurelösung wurden hinzugefügt. Die Temperatur wurde auf etwa 55°C geregelt. Ammoniakwasser wurde tropfenweise zugegeben und gerührt, um den pH-Wert auf 8,38 einzustellen, und das Gemisch wurde gemischt und 6 h 4 min gealtert.
(2) Wärmebehandlung: Das Gel wurde unter Heliumatmosphäre und 530°C für 7h17min erhitzt und dann mit einer Kugelmühle für 8 h unter Heliumatmosphäre kugelgemahlen, um Natriumeisenphosphat NaFePO₄-0,14B₂O₃ zu erhalten.

Testbeispiel:

Jedes der Kathodenmaterialien in den Ausführungsbeispielen 1-4 und den Vergleichsbeispielen 1-2, das leitfähige Rußmittel und das Polytetrafluorethylen wurden in deionisiertem Wasser in einem Massenverhältnis von 80:15:5 aufgelöst, um eine Aufschlämmung zu bilden, und dann wurde die Aufschlämmung auf einen Stromkollektor aufgetragen, um ein Elektrodenstück herzustellen. Das Elektrodenstück wurde in einem Trockenofen bei 65 °C für 8 h 36 min getrocknet. Als Gegenelektrode wurde eine Natriumplatte verwendet, als Elektrolyt 1,2 mol/l NaClO₄ und als Separator Celgard 2400. Die Batterie wurde in einer Vakuum-Handschuhbox unter Argonatmosphäre zusammengebaut. Die Zyklusleistung wurde mit einer elektrochemischen Arbeitsstation getestet. Die getestete Stromdichte betrug 250 250 mA·g^-1, das Lade-Entlade-Intervall betrug 2,5-3,0 V, und der Test wurde mit einer Rate von 0,5 C durchgeführt. Tabelle 1 Daten der Ausführungsbeispiele 1-4 und der Vergleichsbeispiele 1-2

Proben	spezifische Entladekapazität (mAh·g^-1)			coulombscher Wirkungsgrad (%)
Proben	1.	100.	300.	1.	100.	300.
Ausführungsbeispiel 1	114,5	92,2	77,2	62,4	93,9	99,9
Ausführungsbeispiel 2	118,9	103,8	90,0	63,8	97,1	99,8
Ausführungsbeispiel 3	115,4	95,6	81,2	60,9	91,0	99,9
Ausführungsbeispiel 4	117,8	106,8	89,9	66,8	97,4	99,8
Vergleichsbeispiel 1	90,6	76,8	65,4	55,9	85,9	99,6
Vergleichsbeispiel 2	92,3	76,0	63,3	56,2	86,4	99,7

Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass nach 300 Zyklen der coulombsche Wirkungsgrad von Ausführungsbeispiel 1 und Ausführungsbeispiel 3 99,9 erreichen konnte und die erste spezifische Entladekapazität der Ausführungsbeispiele 1-4 bei 114,5 mAh·g^-1, 118,9 mAh·g^-1, 115,4 mAh·g^-1 und 117,8 mAh·g^-1betrug, während die spezifischen Entladekapazitäten von Vergleichsbeispiel 1 und Vergleichsbeispiel 2 90,6 mAh·g^-1und 92,3 mAh·g^-1betrugen, die viel kleiner waren als die der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind oben unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt. Im Rahmen der Kenntnisse, die der Durchschnittsfachmann besitzt, können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und die Merkmale in den Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, sofern kein Widerspruch besteht.

Claims

Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp, wobei das Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp die chemische Formel NaFePO₄-xB₂O₃@A hat, wobei x=0,001-0,3 ist und das A mindestens eines der Nanooxide des Elements Zn, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Cr, Ti, Al, Mo, Zr oder Ag ist.
Verfahren zur Herstellung des Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterials vom Abscheidungstyp nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Schritte: (1) Mischen einer Natriumquelle, einer Phosphorquelle, einer Eisenquelle, einer Borquelle und eines Komplexbildners für die Reaktion, Zugabe einer Lauge, um den pH-Wert eines Reaktionssystems einzustellen, Durchführen einer Fest-Flüssig-Trennung und Konzentrieren einer resultierenden flüssigen Phase, um ein Gel zu erhalten; (2) Erhitzen und Kugelmahlen des Gels, um Natriumeisenphosphat NaFePO₄-xB₂O₃, x=0,001-0,3 zu erhalten; und (3) Spülen des Natriumeisen(III)phosphats NaFePO₄-xB₂O₃ mit A in Form eines Gases, um das Natriumeisen(III)phosphat vom Abscheidungstyp zu erhalten; wobei das A mindestens eines der Nanooxide der Elemente Zn, Fe, Cu, Ni, Mn, Co, Cr, Ti, Al, Mo, Zr oder Ag ist.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (1) die Natriumquelle wenigstens eine ist, ausgewählt aus Natriumhydroxid, Natriumformiat, Natriumacetat, Natriumoxalat, Natriumphosphat, Natriumborat und Natriumcitrat.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (1) die Phosphorquelle wenigstens eine ist, ausgewählt aus Phosphorsäure, Natriumphosphat, Eisenphosphat, Eisen(II)phosphat, Ammoniumphosphat, Ammoniumdihydrogenphosphat, Eisenphosphat und Diammoniumhydrogenphosphat.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (1) die Borquelle wenigstens eine ist, ausgewählt aus Boroxid, Borsäure, Natriumborat und Eisenborat.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (1) die Eisenquelle wenigstens eine ist, ausgewählt aus Eisen(II)hydroxid, Eisen(II)phosphat, Eisen(II)oxalat und Eisen(II)acetat.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (1) das molare Verhältnis von Natrium, Phosphat, Eisen und Bor in der Natriumquelle, der Phosphorquelle, der Eisenquelle und der Borquelle (0,01-110): (0,01-120): (0,01-110): (0,001-30) beträgt.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (1) ein Komplex im Komplexbildner wenigstens eine ist, ausgewählt aus Zitronensäure, Oxalsäure und Milchsäure.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 2, wobei in Schritt (3) die Beladungsmenge von A 0,0001-0,1 der Masse von NaFePO₄-xB₂O₃ beträgt.
Batterie, umfassend das Natriumeisen(III)phosphat-Kathodenmaterial vom Abscheidungstyp nach Anspruch 1.