[发明专利]一种磷酸铁钠复合材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种磷酸铁钠复合材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯、氢氧化钠加入水中混匀，进行水热反应得到溶液A；向溶液A中加入核糖核酸、乙二胺四乙酸铁钠混匀得到溶液B；向溶液B中加入凝胶聚合物混匀得到水凝胶；将水凝胶冷冻干燥，研磨，烧结得到磷酸铁钠复合材料。本发明还公开了一种磷酸铁钠复合材料，按照上述磷酸铁钠复合材料的制备方法制得。本发明还公开了上述磷酸铁钠复合材料在钠离子电池中的应用。本发明具有磷酸铁钠内嵌有量子点，外部包覆负载碳酸钠的还原氧化石墨烯的结构，得益于这种特殊结构，本发明具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种磷酸铁钠复合材料及其制备方法、应用。

背景技术

随着锂离子电池的发展，应用领域不断拓展，但是随着有限的锂资源被大量消耗，最终会出现锂资源短缺。这促使研究者们寻找新型电池材料。基于这种考虑，钠离子电池应运而生。

钠离子电池的工作原理与锂离子电池类似，是利用钠离子在正负极之间嵌脱过程实现充放电。相对于锂离子电池而言，钠离子电池拥有丰富的资源、价格优势，而被广泛关注。

在钠离子电池正极材料中，磷酸铁钠由于其结构稳定、电压平台高、优异的热稳定性等优点，有望成为优选的钠离子电池正极材料。然而橄榄石型磷酸铁钠电子导电性差，钠离子半径比锂离子半径大，不利于在晶格内的快速扩散。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种磷酸铁钠复合材料及其制备方法，本发明具有磷酸铁钠内嵌有量子点，外部包覆负载碳酸钠的还原氧化石墨烯的结构，得益于这种特殊结构，本发明具有优异的电化学性能。

本发明提出了一种磷酸铁钠复合材料的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯、氢氧化钠加入水中混匀，进行水热反应得到溶液A；向溶液A中加入核糖核酸、乙二胺四乙酸铁钠混匀得到溶液B；向溶液B中加入凝胶聚合物混匀得到水凝胶；将水凝胶冷冻干燥，研磨，烧结得到磷酸铁钠复合材料。

优选地，水热反应的温度为80-120℃，时间为1-3h。

优选地，依次在还原性气体、二氧化碳的氛围中进行烧结。

优选地，在还原性气体氛围中，烧结温度为600-800℃，时间为4-10h。

优选地，在二氧化碳氛围中，烧结温度为200-500℃，时间为1-4h。

优选地，还原性气体为氢气与氩气的混合气体、氢气中的一种。

优选地，氩气和氢气的体积比为95：5。

优选地，P元素、Fe元素、Na元素的摩尔比为1：1：1-1.05。

优选地，氧化石墨烯与氢氧化钠的重量比为0.1-1：1。

优选地，凝胶聚合物和溶液B的重量比为1-10：100。

优选地，凝胶聚合物为聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、明胶中的至少一种。

优选地，1≤氧化石墨烯的层数≤3。

优选地，水凝胶先冷冻，然后立即进行冷冻干燥。

优选地，水凝胶在液氮中冷冻或在＜-50℃的环境中冷冻。

优选地，将氧化石墨烯、氢氧化钠加入水中搅拌1h混匀。

上述水均为去离子水。

本发明还提出了一种磷酸铁钠复合材料，按照上述磷酸铁钠复合材料的制备方法制得。

本发明还提出了上述磷酸铁钠复合材料在钠离子电池中的应用。

优选地，在钠离子电池正极材料中的应用。

有益效果：