[發(fā)明專利]全鐵基鈉離子電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210831253.8
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN115064695A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉世琦;楊嬌嬌
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北萬潤新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/52;H01M4/36;H01M4/62;H01M10/054;H01M10/058
• 代理公司: 深圳市嘉宏博知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44273
• 代理人: 楊敏

本發(fā)明涉及全鐵基鈉離子電池及其制備方法，該電池的正極材料與負(fù)極材料均為鐵基材料；正極材料以焦磷酸磷酸鐵鈉作為原料，負(fù)極材料以氧化鐵、四氧化三鐵、磷化鐵、硫化亞鐵中的一種或多種為原料。本發(fā)明全電池的正極與負(fù)極均為鐵基材料，鐵基鈉離子正、負(fù)極材料具有穩(wěn)固的框架結(jié)構(gòu)和良好的熱穩(wěn)定性，循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并且原材料廉價易得，全鐵基鈉離子電池具備良好的商業(yè)化應(yīng)用的潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈉離子電池技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種全鐵基鈉離子電池，特別是涉及以兩種鐵基材料組裝的全鐵基鈉離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)

在鈉離子電池正極材料中，鐵基聚陰離子型正極材料資源豐富，具有開放的框架結(jié)構(gòu)和良好的熱穩(wěn)定性，是構(gòu)建高性能、低成本鈉離子電池的關(guān)鍵技術(shù)。而在負(fù)極材料中，過渡金屬氧化物和過渡金屬硫化物等材料因其獨(dú)特的形貌和高容量而成為Na⁺存儲負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)。鐵基鈉離子正、負(fù)極材料由于其在地球上儲量豐富、易獲得、成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn)被認(rèn)為是有商業(yè)化應(yīng)用前景的電池材料。

例如在第201911252756.4號中國專利中公開了一種鐵基鈉離子電池正極材料及其制備方法，該正極材料包括Na₃Fe₂(SO₄)₃F以及嵌入在Na₃Fe₂(SO₄)₃F本體結(jié)構(gòu)中的碳基材料；所述鐵基鈉離子電池正極材料中，碳基材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～10％。該Na₃Fe₂(SO₄)₃F正極材料，可保證儲鈉比容量，同時大大提升了循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，儲鈉電化學(xué)性能明顯優(yōu)于純相NaxFey(SO4)z材料；相比于其它含鈉層狀過渡金屬氧化物和聚陰離子型釩基磷酸鹽等正極材料，Na3Fe2(SO4)3F正極材料在工作電位和能量密度上優(yōu)勢明顯；然而該技術(shù)方案燒結(jié)溫度過低，導(dǎo)致碳源碳化不充分，使得表面碳包覆層自身電導(dǎo)率低，石墨化程度差，不利于電荷傳輸及鈉離子的擴(kuò)散。

另外在第202111350999.9號中國專利中公開了一種焦磷酸鐵基鈉離子電

池正極復(fù)合材料及制備方法，該正極復(fù)合材料包括Na_3.16Fe_2.42(P₂O₇)₂以及修飾在Na_3.16Fe_2.42(P₂O₇)₂本體顆粒表面和嵌入Na_3.16Fe_2.42(P₂O₇)₂本體顆粒中的碳基材料；碳基材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-10％；反應(yīng)物中添加不同種類的碳基材料，碳基材料一部分均勻包覆在Na_3.16Fe_2.42(P₂O₇)₂材料顆粒表面，另一部分可嵌入到本體結(jié)構(gòu)，將Na_3.16Fe_2.42(P₂O₇)₂顆粒串聯(lián)起來，起到電荷傳遞的橋梁作用，顯著提高Na_3.16Fe_2.42(P₂O₇)₂正極材料本體的電導(dǎo)率，合成過程中無有害廢液產(chǎn)生，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)格工業(yè)化生產(chǎn)；然而該技術(shù)方案雖然可以在一定程度上增強(qiáng)Na_3.16Fe_2.42(P₂O₇)₂的導(dǎo)電性，但是不能充分提高其倍率性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

鑒于上述，鐵基鈉離子電池還具有進(jìn)一步研發(fā)的空間。

發(fā)明內(nèi)容