[發明專利]一種摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810566465.1
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN108736005A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 劉雯雯;文小強;周有池;羅林山;郭春平;肖穎奕;張帆;王玉香;袁德林;普建;周新華;歐陽希
• 申請（專利權）人: 贛州有色冶金研究所
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 牟炳彥

本發明公開了一種摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料及其制備方法，所述的摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料的化學式為NaFe_1?xMn_xPO₄/C(x=0?0.5)，以葡萄糖為碳源，乙二醇為分散劑，將鈉源、鐵源、磷源、錳源和葡萄糖按化學計量比混合于分散劑中進行球磨，經過干燥、預燒、二次球磨后再煅燒得到摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料，采用本發明制得的摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料制成的鈉離子電池在0.1C倍率下，首次放電比容量達98mAh/g，具有良好的充放電循環性能和環境友好無污染等特性，且制備方法原料易得，操作簡單，一致性好，易于產業化應用。

技術領域

本發明屬于鈉離子電池技術領域，具體涉及一種摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

近年來，鋰離子電池廣泛應用于電子器件和新能源動力汽車領域。根據統計數據顯示，預計鋰資源以每年5%的需求量增加，而已探明的鋰資源可供開采也僅夠供應約65年。因此，從能源的長遠利用來看，需要發展資源豐富、高安全及價格低廉的新型儲能體系。相比之下，鈉元素在地殼中儲量排第六且與鋰有著相似的物理化學性質。因此，在對要求體積和能量密度不高的智能電網和可再生能源等大規模儲能應用領域，鈉離子電池近年來再次得到了世界范圍的廣泛關注。

在鈉離子電池正極材料中，磷酸鹽材料由于具有高電壓性能和熱穩定性，很可能成為鈉離子電池最優的正極材料。但是由于鈉離子原子半徑較大，脫嵌鈉離子困難，在大電流充放電時電容量會大幅度下降，目前市面上的鈉離子正極材料存在的電導性差、離子擴散率低、結構不穩定、電容量低、循環穩定性差、安全性低等問題。

發明內容

本發明提供一種摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料及其制備方法，解決背景技術中存在的問題，使鈉離子電池正極材料具有結構穩定、高放電容量、高循環穩定性、高安全性、原料來源豐富以及無污染等優點。

具體技術方案如下：

一種摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料，其化學式為NaFe_1-xMn_xPO₄/C (x=0-0.5)。

一種摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將鈉源、鐵源、磷源、錳源和葡萄糖放入球磨機中，再加入乙二醇，混合均勻，球磨，干燥，得到前驅體；

（2）將步驟（1）所得前驅體在惰性氣氛下，于200-400℃下，保溫1-5h，得預燒粉；

（3）將步驟（2）所得預燒粉置于球磨機中二次球磨1-8h，得到二次球磨粉；

（4）將步驟（3）所得粉體在惰性氣氛下，于550-750℃下，煅燒5～10h，得摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料。

優選的，所述步驟(1)中采用的鈉源為醋酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉中的一種或多種；所述鐵源為草酸亞鐵、醋酸亞鐵、檸檬酸鐵和檸檬酸鐵銨中的一種或多種；所述磷源為磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉中的一種或多種；所述錳源為二氧化錳、醋酸錳、草酸錳、硝酸錳中的一種或多種。

優選的，所述步驟（1）中乙二醇加入量與混合物料總質量的比為（2～5）：1。

優選的，所述步驟（1）和步驟（3）中球磨速度為100～600r/min，球磨的時間為1-8h。

優選的，所述步驟（1）中干燥溫度為80～120℃，干燥的時間為12～24h。

優選的，所述步驟（2）和步驟（4）中的惰性氣氛為氬氣、氮氣和氫氬混合氣中的一種或多種。

一種鈉離子電池，所述鈉離子電池使用如權利要求1所述的摻錳的碳包覆鈉離子電池正極材料制備而成。