[发明专利]一种混合聚阴离子型钠离子电池正极材料及其制备

说明书

本发明涉及一种混合聚阴离子型钠离子电池正极材料及其制备，正极材料由原位负载在石墨烯层上的Na₃Fe₂(PO₄)(P₂O₇)颗粒组成。与现有技术相比，本发明具有大倍率稳定性良好，原料来源丰富，廉价，合成工艺简单易行等优点。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，涉及一种混合聚阴离子型钠离子电池正极材料及其制备，特别涉及一种新型混合聚阴离子型钠离子电池正极材料Na₃Fe₂(PO₄)(P₂O₇)及其Na₃Fe₂(PO₄)(P₂O₇)@Reduced graphene oxide复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，在新能源开发中，水能、太阳能、风能、潮汐能、生物能等绿色可再生清洁能源技术都具有重大的应用价值。但这些能源供给的不稳定性和间歇性极大的限制了其并网使用。因此，开发与可再生新能源适配的高效储能系统尤为重要。自从索尼公司在上世纪九十年代将锂离子电池成功商业化以来，锂离子电池的应用已经从最初的消费类电子产品迅速扩张到新兴电动/混合动力汽车、电网储能、航空航天等领域。锂离子二次电池如火如荼的迅速发展也使锂资源短缺的问题日益突出。锂在地壳中的含量约为0.0065％，其分布不均衡且提取难度大。这极大限制了锂离子电池在大规模储能领域的广泛应用。

综合考虑电池的成本与储量两大因素，室温钠离子电池可望成为发展大规模固定式储能系统最具竞争力的电池之一。钠离子电池与锂离子电池有着相似的原理，重要的是钠在地球上的储量远高于锂。目前，典型的钠离子电池正极材料分为过渡金属氧化物，聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物三类，如Na_1-xFeO₂，Na_0.44MnO₂，NaFePO_4,Na₃V₂(PO₄)₃，Na₂FeP₂O₇，Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)，Na₄Fe[CN]₆等。其中，聚阴离子化合物由聚阴离子基团和过渡金属元素组成，由于聚阴离子对材料的氧化还原电对具有可调的诱导效应，使得人们容易实现对这类材料电位的提升从而获得高电位的正极材料。另外，聚阴离子化合物的结构较为稳定，有利于实现长期循环，热稳定性普遍较好，具有较高的安全性，这些优点使其在大规模固定式储能系统方面有很大的优势。

中国专利ZL201610375296.4公开了一种钠离子电池用复合正极材料及其制备方法，采用共沉淀法在氧化石墨烯(GO)溶液中原位生长Na₂Fe_1-xNi_xP₂O₇前驱体，在煅烧得到Na₂Fe_1-xNi_xP₂O₇纳米颗粒的同时还原氧化石墨烯，得到丝瓜瓤状Na₂Fe_1-xNi_xP₂O₇/还原氧化石墨烯纳米复合材料。这类焦磷酸盐钠离子电池具有较好的性能，但这类材料的比能量较低；目前报道较多的混合聚阴离子材料Na₄Fe₃(PO₄)₂(P₂O₇)具有较高的比能量和稳定性，相对于焦磷酸盐钠离子电池材料而言，比能量也有较大的提高。

发明内容