[发明专利]一种NASICON型钠快离子导体材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种NASICON型钠快离子导体材料，该钠快离子导体材料的化学式为NaFe₂PO₄(MoO₄)₂，属于单斜晶系，空间群P2/c，单胞参数为：β＝91.204°；首先将含钠化合物、含铁化合物、含磷化合物和含钼化合物按照摩尔比为1:2:1:2混合溶解，得到混合液；烘干后在200～300℃预烧结1～2h，烧结物冷却、研磨后预产物，将预产物在550～650℃烧结12～48h，得NaFe₂PO₄(MoO₄)₂材料，所得材料可用于制备电池电极材料，具有较高的电导率，室温下的电导率为8.334×10^‑8S/cm。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及一种NASICON型钠快离子导体材料、制备方法及应用。

背景技术

电化学储能相较传统的其他储能方式(诸如电磁储能、物理储能)更高效、安全，尤其二次电池作为一种便携式电化学电源，已被广泛运用于人们生产生活中。较常见的二次电池有铅酸、钠硫、镍镉以及锂离子等电池。其中锂离子电池因具备高的能量密度和工作电压、循环寿命较长、安全又环保，由于其优异的脱嵌性早在90年代就开始大规模地工业化发展。

随着锂离子电池需求量的不断增加，锂资源的有限性导致其价格的不断攀升，逐渐成为人们亟待解决的主要问题。与锂相比，钠价格低，实验室钠半电池的负极常选用金属钠。并且，与锂离子三元阴极材料相比，钠离子电池所用的铁锰基阴极材料成本也将降低一半，而且更安全，所以研发新型钠离子电池成为解决锂资源短缺和环境问题的潜在途径。在对体积和质量要求不高的大规模储能器件上，钠离子电池更能发挥其优势，有望发展成新一代储能设备。

在众多钠离子电池正极材料中，钠快离子导体型(NASICON)材料以其高离子迁移率和高结构稳定性脱颖而出。诸如NaSn₂(PO₄)₃，Na₃V₂(PO₄)₃，Na_1+xZr₂Si_xP_3–xO₁₂，NaFe₂(SO₄)₂PO₄。NASICON型材料的结构单元是由MO₆(M为过渡金属)八面体和XO₄(PO₄^3-，SO₄^2-，SiO₄^4-等阴离子根)四面体通过共定点或共边的形式连接而成。其聚阴离子基团通过M-O-X键更加稳定了材料的三维框架结构，为Na+离子的脱嵌提供更稳定的通道，成为近几年钠离子电池正极材料的研究热点。然而，由于传统XO₄阴离子根无法传导自由电子，会成为过渡金属元素之间传导电子的阻碍，导致NASICON型材料的本征导电性普遍较差。因此如何改善NASICON型材料的本征导电性成为人们所关注的热点。

发明内容

针对以上技术需求，本发明提出了一种NASICON型钠快离子导体材料、制备方法及应用，改善现有的NASICON型材料的本征导电性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种NASICON型钠快离子导体材料，该钠快离子导体材料的化学式为NaFe₂PO₄(MoO₄)₂，属于单斜晶系，空间群P2/c，单胞参数为：β＝91.204°。

优选的，所述钠快离子导体材料为粉末状，粒径为300～500nm。

本发明还公开了上述NASICON型钠快离子导体材料的制备方法，包括以下步骤：