[发明专利]一种煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料的制备方法

权利要求书

1.一种煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：掺杂材料的制备

制备煤粉和二价锰源的复合材料；其中，复合材料中，按摩尔比，煤粉：二价锰源中Mn²⁺＝1：(1～10)；其中，二价锰源为一氧化锰或氢氧化锰；

步骤2：准备

(1)将煤粉和二价锰源的复合材料压片，得到复合材料压片；

(2)将复合材料压片用铁丝固定在不锈钢丝集流体上，作为复合材料阴极；将泡沫镍用铁丝固定在不锈钢丝集流体上，作为预电解时的泡沫镍阴极；将镍基合金与不锈钢丝集流体连接，作为阳极；

(3)将碳酸钠和碳酸钾充分混合，置于坩埚中，再将坩埚置于反应器中，封闭反应器，抽真空并升温至450～550℃，并保温10～15h，进行脱水除杂处理，得到脱水除杂后的碳酸盐；其中，按摩尔百分含量，碳酸钠为45～70mol％，碳酸钾为55～30mol％；

(4)将复合材料阴极、泡沫镍阴极、阳极均悬吊在脱水除杂后的碳酸盐上方，向反应器中持续通入氩气，使得反应器内形成氩气气氛；

步骤3：预电解

将反应器加热至脱水除杂后的碳酸盐的熔化温度后，形成熔盐，然后升温至反应温度；将泡沫镍阴极、阳极插入熔盐中，在泡沫镍阴极、阳极两端施加电压，进行预电解，预电解结束后，将泡沫镍阴极从熔盐取出；所述的反应温度比脱水除杂后的碳酸盐的熔化温度高40±5℃；

步骤4：电解

将复合材料阴极插入熔盐中进行电解，在复合材料阴极和阳极两端施加电压，进行恒电压电解，得到电解后的复合材料阴极产物；其中，电解电压为1.8V～2.8V，电解时间为1～12h；

步骤5：后处理

将电解后的复合材料阴极产物从熔盐取出，冷却，清洗去除熔盐，干燥，得到煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料。

2.根据权利要求1所述的煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，制备煤粉和二价锰源的复合材料，其制备方法采用以下两种中的一种：

第一种：煤粉和一氧化锰的复合材料

根据复合材料中原料配比，将煤粉和一氧化锰研磨后、球磨混匀、筛分，得到煤粉和一氧化锰的复合材料，煤粉和一氧化锰的复合材料的平均直径<0.1mm；

第二种：煤粉和氢氧化锰的复合材料

根据复合材料中原料配比，计算可溶性二价锰盐、草酸用量，将煤粉、草酸、可溶性二价锰盐的水溶液混合，得到混合液，搅拌反应至液体内部均匀无明显分层，固液分离，将固体产物烘干后，得到煤粉和氢氧化锰的复合材料，煤粉和氢氧化锰的复合材料的平均直径<0.1mm。

3.根据权利要求2所述的煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，制备煤粉和二价锰源的复合材料的方法中；所述的草酸的质量浓度为0.5～2mol/L；所述的固液分离，为抽滤或离心，采用抽滤时，是采用0.45μm滤膜进行抽滤分离；所述的烘干，采用置于真空干燥箱中在60～90℃烘干10～15h。

4.根据权利要求1所述的煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(1)中，压片工艺为压片压力为2～4MPa，保压时间为0.5～2min。

5.根据权利要求1所述的煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(2)中，所述的泡沫镍的质量纯度≥99.9wt.％；所述的铁丝的直径为0.3±0.01mm；所述的不锈钢丝集流体的直径为2.0±0.1mm；镍基合金为镍铜铁合金。

6.根据权利要求1所述的煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2(3)中，脱水除杂处理的工艺为：将碳酸钠和碳酸钾置于反应器中，将反应器抽真空，并升温至450～550℃，在真空压力为10Pa，干燥10～15h。

7.根据权利要求1所述的煤与一氧化锰的钠离子电池负极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，预电解电压为1.8V～2.2V，预电解时间为1～3h。