[發明專利]一種磷酸鈦鈉材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710535768.2
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN109205585A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 黃杜斌;李愛軍
• 申請（專利權）人: 北京金羽新能科技有限公司
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;H01M4/58;H01M10/054;B82Y40/00
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本發明提供了一種磷酸鈦鈉的制備方法。該方法包括以下步驟：將一定比例的鈦源、鈉源和磷源混合均勻；干燥；球磨；將球磨得到的混合物在一定的氣氛中加熱一定的時間；粉碎得到磷酸鈦鈉材料；所述磷酸鈦鈉材料為微納米材料，其一次粒子NTP為30?800nm，其二次粒子NTP為1?3μm。通過本發明提供的方法制備的磷酸鈦鈉具有較好的晶形、優異的加工性能；并且方法簡單，成本低廉。

技術領域

本發明涉及一種磷酸鈦鈉材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有高電壓、高能量密度、循環壽命長、較小的自放電能力、環境兼容性好、重量輕等優點，被廣泛用于電子設備、通信設施、電動汽車或混合動力電動汽車。但是鋰離子電池充放電過程中容易形成鋰枝晶，或在過充過放過程中容易與電解液發生劇烈反應，造成電池爆炸，存在著巨大安全隱患。并且全球鋰資源的匱乏以及居高不下的價格，推動人們尋找價格更低、安全性更好的替代電池。

然而，鈉離子電池具有較高的能量密度，充放電不會形成枝晶，安全性好，同時全球鈉資源非常豐富，價格低廉。因此，鈉離子電池有望成為鋰離子電池的替代品，在電動汽車、混合動力汽車和儲能電池等領域被廣泛地應用。

目前鈉離子電池電極材料主要為氧化物型Na_xMO₂(M為過渡金屬)、磷酸鹽材料(NaFePO₄、Na₃V₂(PO4)₃、NaTi₂(PO4)₃)、氟磷酸鹽材料(NaVPO₄F、Na₂MnPO₄F、Na₂NiPO₄F、Na₂(Fe_1-xCo_x)PO₄F(0≤x≤1)和Na₂(Fe_1-xMg_x)PO₄F(x<0.15))等。其中磷酸鈦鈉理論嵌鈉比容量為132.8mAh/g，是一種較好的電極材料。然而目前的制備方法主要為水熱法，只能小規模制備，不能在工業上大規模生產，而且成本較高。因此，如何兼具制備晶形較好的磷酸鈦鈉的同時，又能夠提高加工性能、簡化生產工序并且降低成本已經成為本領域亟待解決的關鍵技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種加工性能好、成本低廉磷酸鈦鈉材料；本發明還提供了一種磷酸鈦鈉的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：將一定比例的鈦源、鈉源和磷源混合均勻，依次進行干燥，球磨，加熱處理，粉碎得到所述的磷酸鈦鈉材料。

本發明方法所述一定比例的鈦源、鈉源和磷源均勻混合的方法為機械攪拌、氣流、研磨其中至少一種。

本發明方法所述鈦源為二氧化鈦、P25、四氯化鈦或鈦酸四丁酯其中至少一種，所述鈉源為磷酸二氫鈉、一水合磷酸二氫鈉、二水合磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鈉、亞硝酸鈉、焦磷酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈉、醋酸鈉其中至少一種，所述磷源為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨、磷酸其中至少一種。

本發明方法所述的磷酸鈦鈉材料的制備方法，其特征在于：鈦源和鈉源按照鈦、鈉摩爾比為(1.7-2.3)：1加入，磷源按照磷酸根、鈉摩爾比(2-3.3):1加入。

本發明方法所述的干燥溫度為60-250℃，干燥方法為真空干燥、噴霧干燥、熱風干燥其中至少一種。

本發明所述球磨工步為采用攪拌球磨機以400-1000r/min球磨0.5-10h。

所述的加熱氣氛為氮氣、氬氣、氦氣、氖氣、二氧化碳其中至少一種，升溫速率為1℃-20℃，加熱溫度為700℃-1200℃，加熱時間為30min-10h。