一种钠离子电池正极材料制备方法与流程

本发明涉及电池正极材料，具体为一种钠离子电池正极材料制备方法。

背景技术：

1、雄厚的工业基础是实现经济快速发展的重要因素。人类工业生产常用的石油、煤矿、天然气属于不可再生能源，无法在短期内实现能源的循环利用，因此，发展清洁、高效的新能源技术，有助于推动“新型工业化”的发展，锂离子电池具有能量密度高，安全性较好，利用效率高等优点，被认为是一种先进的二次电池储能技术，然而，锂资源的储量十分有限，还有相当一部分的锂资源无法开采，相比之下，钠资源的储量丰富，并且钠离子电池和锂离子电池具有相似的工作原理，发展钠离子电池技术可以缓解对锂离子电池的依赖。

2、钠离子电池正极材料可以分为金属氧化物，普鲁士蓝化合物，聚阴离子化合物。

3、聚阴离子化合物具有良好的热力学稳定性和循环稳定性，非常适用于储能领域，晶格框架内存在较大的间隙，允许钠离子进行多维迁移，离子扩散系数较高，但是聚阴离子化合物本征电子电导率较低，需要与碳材料结合，提高自身比容量。低成本的铁基聚阴离子化合物硫酸铁钠，磷酸焦磷酸铁钠，有望最先实现大规模量产，除去固有的电子电导率低外，但是上述两种材料也存在体系复杂，烧结温度太低包覆的碳石墨化程度差，合成需要的条件苛刻的问题。

4、专利公开号为cn116632194a的中国专利提出了一种复合钠离子正极材料及其制备方法和应用，其虽然提高了材料在空气中的稳定性，但是电子电导率仍有提升；专利公开号cn116845215a的中国专利提出了一种二次碳包覆磷酸焦磷酸铁钠复合材料及其制备方法，需要将磷酸焦磷酸铁钠二次砂磨，干燥，烧结，加长了生产周期，增大了成本。

5、为此，我们提出了一种钠离子电池正极材料制备方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种钠离子电池正极材料制备方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种钠离子电池正极材料制备方法，包括以下步骤：

3、s1.将钠源、磷源、铁源或多种源混合原料和高分子聚合物，碳源按照一定的比例依次加入去离子水中，将浆料进行预分散处理，目的是为了使随后的砂磨过程不堵料，钠源、磷源、铁源或者多种源混合原料中,所得正极材料结构式为na3+xfe2+y(po4)1+zp2o7，碳源的加入量为正极材料物质量的六分之一；

4、s2.将预先分散好的浆料转置于粗磨罐中，进行粗磨处理，调整粗磨转速与时间，使得粗磨后浆料的粒度中位径d50≤2微米，平均粒度分布系数(d90-d10)/d10≤6；

5、s3.将粗磨好的浆料输送至细磨罐中，进行细磨处理，调整细磨转速和时间，使得细磨后浆料的粒度中位直径d50=200-300nm，平均粒度分布系数(d90-d10)/d10≤2.2；

6、s4.将粗磨好的浆料除磁处理，然后进行喷雾干燥，调整进风温度和出口温度，调整蠕动泵流速，使得浆料通过高速离心甩出后呈现雾状；

7、s5.收集喷雾干燥后的前驱体粉料，进行两步煅烧处理，收集烧结后的粉体，用300目筛子过筛，得到na3+xfe2+y(po4)1+zp2o7/c正极材料。

8、优选的，所述钠源为na2c2o4，nahco3，na2co3，ch3coona其中的一种。

9、优选的，所述铁源为fepo4，fec2o4其中的一种。

10、优选的，所述磷源为nah2po4，na4p2o7，na2hpo4，na4p2o7其中的一种。

11、优选的，所述碳源为葡萄糖，柠檬酸，聚乙二醇，淀粉其中的一种。

12、优选的，所述高分子聚合物为聚乙二醇20000、聚吡咯、聚乙炔、环氧树脂、聚苯乙烯磺酸钠其中的一种。

13、优选的，所述s1中浆料的固含量为30%-45%，所述钠：铁：磷的摩尔比为（3-4.2）：（2-3.2）：（3-4.2）。

14、优选的，所述s4中进风温度为180℃-240℃，出口温度为80℃-110℃。

15、优选的，所述s5两步煅烧处理中第一步煅烧制度为以2-6℃/min的升温速率升温至300-400℃，保温3-6h，烧结气氛为氮气、氮氢、氮氨混合气其中的一种。第二步煅烧制度为以2-6℃/min 的升温速率升温至500-650℃，保温6-15h，烧结气氛为氮气、氮氢、氮氨混合气其中的一种。

16、本发明提供了一种钠离子电池正极材料制备方法，具备以下有益效果：

17、1、该钠离子电池正极材料制备方法，通过使用高分子聚合物充当磷酸焦磷酸铁钠的部分碳源。首先，高分子聚合物可以降低浆料粘度，浆料在相同粘度下固含量可以做得更高，提高了干燥效率。其次， 高分子聚合物也是分散剂，提高了研磨效率。再次，高分子聚合物和其他碳源相比，低温烧结石墨化程度更高，提高了材料的电子电导率。

技术特征：

1.一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：所述钠源为na2c2o4，nahco3，na2co3，ch3coona其中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：所述铁源为fepo4，fec2o4其中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：所述磷源为nah2po4，na4p2o7，na2hpo4，na4p2o7其中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：所述碳源为葡萄糖，柠檬酸，聚乙二醇，淀粉其中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：所述高分子聚合物为聚乙二醇20000、聚吡咯、聚乙炔、环氧树脂、聚苯乙烯磺酸钠其中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：所述s1中浆料的固含量为30%-45%，所述钠：铁：磷的摩尔比为（3-4.2）：（2-3.2）：（3-4.2）。

8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：所述s4中进风温度为180℃-240℃，出口温度为80℃-110℃。

9.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料制备方法，其特征在于：所述s5两步煅烧处理中第一步煅烧制度为以2-6℃/min的升温速率升温至300-400℃，保温3-6h，烧结气氛为氮气、氮氢、氮氨混合气其中的一种。第二步煅烧制度为以2-6℃/min 的升温速率升温至500-650℃，保温6-15h，烧结气氛为氮气、氮氢、氮氨混合气其中的一种。

技术总结
本发明公开了一种钠离子电池正极材料制备方法，涉及电池正极材料技术领域，包括：S1.将钠源、磷源、铁源或多种源混合原料和高分子聚合物，碳源按照一定的比例依次加入去离子水中，将浆料进行预分散处理，碳源的加入量为正极材料物质量的六分之一；S2.将预先分散好的浆料转置于粗磨罐中，进行粗磨处理，调整粗磨转速与时间；S3.将粗磨好的浆料输送至细磨罐中，进行细磨处理，调整细磨转速和时间；S4.将粗磨好的浆料除磁处理，然后进行喷雾干燥，调整进风温度和出口温度，调整蠕动泵流速，使得浆料通过高速离心甩出后呈现雾状；S5.收集喷雾干燥后的前驱体粉料，进行两步煅烧处理，收集烧结后的粉体，用300目筛子过筛，得到Na3+xFe2+y(PO4)1+zP2O7/C正极材料。

技术研发人员：张满强,范浩
受保护的技术使用者：广东钠壹新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17