[发明专利]一种磷酸钛钠材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种磷酸钛钠的制备方法。该方法包括以下步骤：将一定比例的钛源、钠源和磷源混合均匀；干燥；球磨；将球磨得到的混合物在一定的气氛中加热一定的时间；粉碎得到磷酸钛钠材料；所述磷酸钛钠材料为微纳米材料，其一次粒子NTP为30‑800nm，其二次粒子NTP为1‑3μm。通过本发明提供的方法制备的磷酸钛钠具有较好的晶形、优异的加工性能；并且方法简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种磷酸钛钠材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高能量密度、循环寿命长、较小的自放电能力、环境兼容性好、重量轻等优点，被广泛用于电子设备、通信设施、电动汽车或混合动力电动汽车。但是锂离子电池充放电过程中容易形成锂枝晶，或在过充过放过程中容易与电解液发生剧烈反应，造成电池爆炸，存在着巨大安全隐患。并且全球锂资源的匮乏以及居高不下的价格，推动人们寻找价格更低、安全性更好的替代电池。

然而，钠离子电池具有较高的能量密度，充放电不会形成枝晶，安全性好，同时全球钠资源非常丰富，价格低廉。因此，钠离子电池有望成为锂离子电池的替代品，在电动汽车、混合动力汽车和储能电池等领域被广泛地应用。

目前钠离子电池电极材料主要为氧化物型Na_xMO₂(M为过渡金属)、磷酸盐材料(NaFePO₄、Na₃V₂(PO4)₃、NaTi₂(PO4)₃)、氟磷酸盐材料(NaVPO₄F、Na₂MnPO₄F、Na₂NiPO₄F、Na₂(Fe_1-xCo_x)PO₄F(0≤x≤1)和Na₂(Fe_1-xMg_x)PO₄F(x<0.15))等。其中磷酸钛钠理论嵌钠比容量为132.8mAh/g，是一种较好的电极材料。然而目前的制备方法主要为水热法，只能小规模制备，不能在工业上大规模生产，而且成本较高。因此，如何兼具制备晶形较好的磷酸钛钠的同时，又能够提高加工性能、简化生产工序并且降低成本已经成为本领域亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种加工性能好、成本低廉磷酸钛钠材料；本发明还提供了一种磷酸钛钠的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：将一定比例的钛源、钠源和磷源混合均匀，依次进行干燥，球磨，加热处理，粉碎得到所述的磷酸钛钠材料。

本发明方法所述一定比例的钛源、钠源和磷源均匀混合的方法为机械搅拌、气流、研磨其中至少一种。

本发明方法所述钛源为二氧化钛、P25、四氯化钛或钛酸四丁酯其中至少一种，所述钠源为磷酸二氢钠、一水合磷酸二氢钠、二水合磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸钠、亚硝酸钠、焦磷酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、醋酸钠其中至少一种，所述磷源为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵、磷酸其中至少一种。

本发明方法所述的磷酸钛钠材料的制备方法，其特征在于：钛源和钠源按照钛、钠摩尔比为(1.7-2.3)：1加入，磷源按照磷酸根、钠摩尔比(2-3.3):1加入。

本发明方法所述的干燥温度为60-250℃，干燥方法为真空干燥、喷雾干燥、热风干燥其中至少一种。

本发明所述球磨工步为采用搅拌球磨机以400-1000r/min球磨0.5-10h。

所述的加热气氛为氮气、氩气、氦气、氖气、二氧化碳其中至少一种，升温速率为1℃-20℃，加热温度为700℃-1200℃，加热时间为30min-10h。