[發明專利]雙磷酸錳鈉及其合成方法與在鈉離子電池中的應用

在審

• 申請號: 201810129503.7
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN110137492A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 趙彥明;劉華濤;朱建忠;陳磊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M10/054;C01B25/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳

1.一種雙磷酸錳鈉，其特征在于，其化學式為：Na₃Mn₂(P₂O₇)(PO₄)，材料的晶體結構屬于正交晶系，空間群為P2₁2₁2₁，其晶胞參數為：

2.根據權利要求1所述的雙磷酸錳鈉，其特征在于，所述雙磷酸錳鈉是由碳包覆，碳包覆的雙磷酸錳鈉的化學式為Na₃Mn₂(P₂O₇)(PO₄)/C。

3.權利要求1所述的雙磷酸錳鈉的合成方法，其特征在于包括如下步驟：

1)混合前驅體：將鈉源化合物、錳源化合物、磷源化合物，按照Na₃Mn₂(P₂O₇)(PO₄)化學式中Na、Mn和P的化學計量比混合后再經過充分的研磨或者球磨，混合均勻；所述的鈉源化合物為含有鈉元素的鹽或堿；所述的錳源化合物為錳鹽或錳的氧化物；所述的磷源化合物為磷酸鹽或磷的氧化物；

2)預處理：將步驟1)均勻混合的前驅體在空氣、還原性氣氛或者惰性氣氛下250～450℃熱處理2～10h，而后隨爐自然冷卻后，再經過充分研磨或球磨，得到粉末狀中間產物；

3)燒結反應：將步驟2)得到的粉末狀中間產物在空氣、還原性氣氛或是惰性氣氛中500～700℃處理6～72h，得到鈉離子電池正極材料雙磷酸錳鈉。

4.根據權利要求3所述的雙磷酸錳鈉的合成方法，其特征在于，所述的含有鈉元素的鹽或堿為碳酸鈉、醋酸鈉、氫氧化鈉、硝酸鈉和氟化鈉。

5.根據權利要求3所述的雙磷酸錳鈉的合成方法，其特征在于，所述的錳鹽包括乙酸錳、碳酸錳、硫酸錳、氯化錳或草酸錳；所述的錳的氧化物包括氧化錳、三氧化二錳和二氧化錳。

6.根據權利要求3所述的雙磷酸錳鈉的合成方法，其特征在于，所述的磷酸鹽或磷的氧化物為NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂HPO₄、(NH₄)₃PO₄和P₂O₅。

7.根據權利要求3所述的雙磷酸錳鈉的合成方法，其特征在于，步驟2)和步驟3)中所述的惰性氣氛的氣體為氮氣、氬氣、二氧化碳或氦氣中的一種；所述的還原性氣氛的氣體為Ar/H₂混合氣、N₂/H₂混合氣、氫氣、氨氣或一氧化碳中的一種。

8.根據權利要求3所述的雙磷酸錳鈉的合成方法，其特征在于，在步驟1)前驅體混合時或步驟2)預處理后還包括加入碳材料；制得碳包覆雙磷酸錳鈉；所述的含碳材料包括碳水化合物以及單質碳；所述的碳水化合物為由碳、氫、氧三種元素組成，且在高溫且低于反應溫度的無氧狀態下裂解產生碳的有機化合物；所述碳材料的加入量為使最終剩余碳的量占正極材料重量總量的0.01～20％。

9.根據權利要求8所述的雙磷酸錳鈉的合成方法，其特征在于，所述的碳水化合物為蔗糖、葡萄糖、檸檬酸、纖維素和淀粉中的一種或多種；所述的單質碳為乙炔黑，石墨，Super P或石墨烯的導電碳。

10.權利要求1或2所述的雙磷酸錳鈉作為鈉離子電池正極材料的應用。