[发明专利]氟化钠双离子电池的制备方法及其在电化学除氟中的应用

权利要求书

1.一种氟化钠双离子电池，其特征在于：包括钠离子电化学材料、氟离子电化学材料以及电解液；其中，

所述的钠离子电极材料为Na_0.44MnO₂；

所述的氟离子电化学材料为羧化碳纳米管包覆的纳米铋；

所述的电解液为NaF溶液；

所述的NaF溶液的浓度为0.75～0.85mol/L。

2.根据权利要求1所述的氟化钠双离子电池，其特征在于，所述的Na_0.44MnO₂通过如下方法制备得到：

(I)将碳酸钠和三氧化二锰混合后进行球磨，然后将球磨后获得的混合粉末进行煅烧，得到产物J；

(II)将步骤(I)得到的产物J再次进行球磨，然后将球磨后获得的前驱体再次进行煅烧，得到Na_0.44MnO₂。

3.根据权利要求2所述的氟化钠双离子电池，其特征在于：

步骤(I)中所述的碳酸钠和三氧化二锰的摩尔比为0.4～0.5:1。

4.根据权利要求2所述的氟化钠双离子电池，其特征在于：

步骤(I)和步骤(II)中所述的球磨的条件为：250～270r/min球磨10～15h；

步骤(I)中所述的煅烧的条件为：在空气中、以2～10℃/min的速度升温至400～600℃，再恒温保持4～7h；

步骤(II)中所述的煅烧的条件为：在空气中、以2℃/min的速度升温至900～1200℃，再恒温保持10～14h。

5.根据权利要求1所述的氟化钠双离子电池，其特征在于，所述的氟离子电化学材料通过如下方法制备得到：

(1)向碳纳米管中加入浓硫酸和浓硝酸的混合溶液进行酸化处理，然后加水稀释、冷却后过滤，并洗涤至中性，得到滤饼A；

(2)将步骤(1)中得到的滤饼A进行干燥、研磨，得到粉末B；

(3)向步骤(2)中得到的粉末B中加入浓硫酸和双氧水的混合酸溶液进行二次酸化处理，然后加水稀释、冷却后过滤，并洗涤至中性，得到滤饼C；

(4)将步骤(3)中得到的滤饼C进行干燥、研磨，得到羧化的碳纳米管D；

(5)将步骤(4)中得到的羧化的碳纳米管D分散到水中，得到溶液E；

(6)将柠檬酸铋铵加入到步骤(5)中得到的溶液E中，并搅拌均匀，得到溶液F；

(7)将硼氢化钠溶液滴加到步骤(6)得到的溶液F中，滴加结束后继续搅拌，得到溶液G，再进行离心纯化、漂洗，然后真空干燥，得到氟离子电化学材料。

6.根据权利要求5所述的氟化钠双离子电池，其特征在于：

步骤(6)中所述的柠檬酸铋铵与所述羧化的碳纳米管D的质量比为1：0.045～0.065；

步骤(7)中所述的硼氢化钠溶液中硼氢化钠的质量与所述柠檬酸铋铵的质量比为1.21～2.72。

7.根据权利要求5所述的氟化钠双离子电池，其特征在于：

步骤(1)中所述的浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中浓硫酸和浓硝酸的体积比为1：2～4；

步骤(3)中所述的浓硫酸和双氧水的混合溶液中浓硫酸和双氧水的体积比为1：2～4。

8.根据权利要求5所述的氟化钠双离子电池，其特征在于：

步骤(2)中所述的干燥为真空干燥；所述的干燥的条件为：60℃～100℃干燥1～3h；

步骤(5)中所述的分散为超声分散；所述的超声的条件为：300W超声10～40min；

步骤(7)中所述的真空干燥的条件为：50℃～70℃干燥8～12h。

9.权利要求1～8任一项所述的氟化钠双离子电池在废水处理领域或电化学除氟设备中的应用。