[发明专利]一种具有良好循环稳定性的钠离子电池NaFe1/3

权利要求书

1.本发明提供一种具有良好循环稳定性的钠离子电池NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂正极材料的快速均相合成方法，其技术方案是：

第一、室温下，将乙酸钠、乙酸铁、乙酸镍、氧化钛按照NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂的化学计量比Na∶Fe∶Ni∶Ti∶＝1∶1/3∶1/3∶1/3混合，精确称量该步骤混合物粉末12.0000g，然后转移到304不锈钢材质的200ml容积的球磨罐中，加入50mL分析纯乙醇，调整行星式球磨机转速100～1500rpm，球磨用研磨球为直径的304不锈钢球，球料比10∶1；球磨循环工序为正转10min、反转10min、暂停5min，循环此工序；球磨总时间30～500min；

第二、将上述所得混合物浆料转移至烧杯中，并转入电热真空干燥箱中，设置干燥温度60～70℃且恒温1～24h；

第三、将干燥后的粉体材料用压片机压实成圆片状，压片厚度为10mm、压片压力为10～20MPa，压片模具直径为10～80mm；将该压片再置于刚玉舟内，刚玉舟尺寸为直径30mm、长度150mm；送入微波烧结炉持续进行微波辐照加热，通入气体Ar气流量为100ml/min持续吹扫炉体管路40min，设定升温速率5～10℃/min，保持Ar气流量不变，升温至500～1200℃后持续烧结1～20h，烧结结束后自然冷却至室温，最后转入氩气气氛手套箱内保存，即可制备NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂三元正极材料；所述产物为纯相六方晶系NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂，结晶度高且无其它杂质，微观形貌显示产物为层状结构，表面光滑、厚度均匀；

第四、块体NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂三元正极材料压片粉碎工艺：将第三步骤所得块体NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂三元正极材料压片5.0000g，放入剪切力机械打磨粉碎机的打磨罐中，并同时加入0.1000～1.0000克高比表面积的石墨烯粉体导电剂材料，该石墨烯粉体材料的比表面积为1800m²g^-1，且片层厚度是6～11nm；剪切力粉碎机的转速设定为10000～29000转/分钟，设备工作功率为800～1200W，调控打磨时间为5～30分钟，打磨罐的温度为25℃；即可获得表面包覆20nm厚的石墨烯材料的NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂球形粉末，材料直径为15～25μm；

第五、将第四步骤所制备的表面包覆石墨烯的NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂球形粉末，组装成钠离子半电池：以表面包覆石墨烯的NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂球形粉末、粘合剂PVDF聚偏氟乙烯、乙炔黑导电剂的质量比为8∶1∶1并混合均匀，准确称量电池总质量2.0000g；加入N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂，其溶剂重量为电池总质量的8倍；放于行星式球磨机中，以直径5mm不锈钢球为球磨球，球料比设定为20∶1，球磨转速为600rpm；循环转动工序为正转10min、反转10min再停转10min；球磨总时间为1～3小时，获得黑色粘稠浆料；将此黑色浆料均匀涂布于厚度25微米的导电铝箔上；并放置于真空干燥箱中，设定恒温加热温度为120℃保温24小时，获得钠离子电池正极膜材料；负极为金属钠片，其厚度为0.5～1.0mm，电池隔膜为多孔Celgard有机隔膜；有机电解液配方：0.5～1.0mol/L六氟磷酸钠、溶剂优选为体积比为1∶1的碳酸乙烯酯EC∶碳酸二乙酯DEC的混合物；在由惰性氩气气体保护的双工位手套箱中装配钠离子半电池，电池组装后测试电池的内阻和交流阻抗；电池在25℃恒温环境中静置1天，然后于武汉蓝电公司生产的Land 5V100mA恒电位仪器上测定电池0.1、0.5、1.0、2.0、5.0及10.0C的不同倍率放电性能，监控电池材料的比容量循环稳定性变化；测试表明：采用本发明专利制备的材料，拥有优异倍率性能和循环稳定性，具有明显的创新性、实用性及新颖性。