一种低成本缺铁型钠电正极及其制备方法与流程

本发明属于钠离子电池正极材料，具体涉及一种低成本缺铁型钠电正极的制备方法。

背景技术：

1、随着钠离子电池的发展，钠电正极材料的短板也逐渐显现出来，其中比较突出的两个问题有，一是钠电正极材料制备成本普遍较高，相对于锂电正极材料而言，未有很好的成本优势，二是钠电正极材料普遍存在容量不高，充放电不稳定，基于这两点，市场上亟需一种低成本、高容量、性能稳定的钠电正极材料。

技术实现思路

1、针对现有材料中存在的不足，本发明的目的在于提供一种低成本缺铁型钠电正极的制备方法。本发明提供的低成本缺铁型钠电正极制备方法，通过改善材料的电子电导、储钠能力、钠离子脱嵌效率以及钠源和磷源的多样性，从而提高材料的放电容量、稳定性以及降低生产成本。

2、本发明的目的在于提供一种低成本缺铁型钠电正极的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：将fe源、na源、c源、p源、二氧化钛、氢氧化镁和分散剂按比例混合分散到水中，然后砂磨得到浆料a；

4、步骤s2：对所述浆料a进行喷雾干燥处理，获得粉末；

5、步骤s3：在气氛保护下，对粉末进行煅烧处理，然后粉碎得到低成本缺铁型钠电正极粉末。

6、优选的，所述步骤s1中，各元素配比na：fe：p：ti：mg＝2.00-2.1:0.90-1.10:2-2.1：0.001-0.003：0.001-0.003；

7、优选的，所述步骤s1中，分散剂包括乙醇、甲醇、聚乙二醇2000、丙三醇的一种或多种；

8、优选的，所述步骤s1中，na源包括碳酸钠、氢氧化钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、硝酸钠的一种或多种；

9、fe源包括氧化铁、氢氧化铁、草酸亚铁、磷酸铁、硝酸铁的一种或多种；

10、p源包括磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸三钠、磷酸氢二钠的一种或多种；

11、c源包括葡萄糖、果糖、石墨烯、柠檬酸、蔗糖、聚乙二醇的一种或多种。

12、优选的，所述步骤s1中，二氧化钛使用的是纯度为98％以上，d50在50-300nm，水分在3％以下，颜色为白色的二氧化钛粉末；

13、氢氧化镁使用的是纯度为96％以上，d50在50-200nm，水分在5％以下，颜色为白色的氢氧化镁粉末。

14、优选的，所述步骤s2中，喷雾干燥进口温度220-250℃，出口温度80-110℃；

15、优选的，所述步骤s3中，保护气氛包括n2、ar、co2/h2的一种或多种；

16、优选的，所述步骤s3中，烧结第一段温度250-350℃，烧结时间2-6小时，烧结第二段温度500-620℃，烧结时间8-16小时；

17、优选的，所述步骤s3中，缺铁型焦磷酸铁纳产品碳含量在1.0％-2.3％；

18、本发明还提供了一种低成本缺铁型钠电正极材料，由所述的低成本缺铁型钠电正极材料的制备方法制得。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的低成本缺铁型钠电正极材料作为钠离子电池的正极材料，电池的放电比容量、稳定性有明显提升，生产成本明显下降。钛和镁的协同掺杂提高了材料的电子电导，铁缺陷改善了材料的储钠能力与脱嵌效率，不同钠源和磷源的加入降低了生产成本，三者综合提高了材料的电容量、稳定性以及降低了生产成本。

技术特征：

1.一种低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，各元素配比na：fe：p：ti：mg＝2.00-2.1:0.90-1.10:2-2.1：0.001-0.003：0.001-0.003。

3.根据权利要求1所述的低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，分散剂包括乙醇、甲醇、聚乙二醇2000、丙三醇的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，na源包括碳酸钠、氢氧化钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、硝酸钠的一种或多种；

5.根据权利要求1所述的低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，二氧化钛使用的是纯度为98％以上，d50在50-300nm，水分在3％以下，颜色为白色的二氧化钛粉末；

6.根据权利要求1所述的低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，喷雾干燥进口温度220-250℃，出口温度80-110℃。

7.根据权利要求1所述的低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，保护气氛包括n2、ar、co2/h2的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，烧结第一段温度250-350℃，烧结时间2-6小时，烧结第二段温度500-620℃，烧结时间8-16小时。

9.根据权利要求1所述的低成本缺铁型钠电正极的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中，缺铁型焦磷酸铁纳产品碳含量在1.0％-2.3％。

10.一种低成本缺铁型钠电正极材料，其特征在于，所述低成本缺铁型钠电正极材料由权利要求1-9中任一项所述的低成本缺铁型钠电正极材料的制备方法制得。

技术总结
本发明提供一种低成本缺铁型钠电正极及其制备方法。所述低成本缺铁型钠电正极的制备方法包括将Fe源、Na源、P源、C源、二氧化钛、氢氧化镁和分散剂分散到水中，砂磨得到浆料A；将浆料A喷雾干燥，然后在惰性气体气氛保护下，煅烧并气流粉碎得到低成本缺铁型钠电正极粉末。本发明提供低成本缺铁型钠电正极制备方法提高聚阴离子型钠电正极材料的电导率、放电性能、容量以及降低生产成本。

技术研发人员：郑金龙,胡志平,董霞,官凌宇,徐明,胡家旺,蒋煜
受保护的技术使用者：浙江瑞邦科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16