[发明专利]钠离子电池正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于钠离子电池技术领域，公开了一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用，该钠离子电池正极材料的通式为Na_xFe_y(PO₄)_a(SO₄)_b‑zM_cO_d/N‑C；其中0x≤4、0y≤4、0z≤0.5、0a≤4、0b≤3、0＜c≤4、0d≤5；M为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cd、Ni、Cu、Zn、Al、Ag、Mg、Ca、Sn或Se的氧化物、氢氧化物、氯盐、硝酸盐或碳酸盐中的至少一种。本发明的Na_xFe_y(PO₄)_a(SO₄)_b‑zM_cO_d/N‑C作为正极材料使得钠离子电池无需含锂，来源丰富，不受有限锂资源的制约。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及钠离子电池正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

近几年，随着锂离子电池价格的持续升高，尤其是锂资源的加速消耗以及全球锂储量并不丰富的前提下，将来不得不面临缺锂的困境，研究发现，化学性质与磷酸铁锂电池相似的磷酸铁钠电池非常有望成为继锂离子电池之后的下一代二次电池，但由于钠离子半径较大，原子量更重，加之钠的标准电位较高，导致电池的可逆能力较差和相对较低的能量密度，因此通常情况下其电池性能不如磷酸铁锂电池，尤其是电池中的正极材料，例如磷酸铁钠正极材料容量、电压、循环能力等各方面的电化学性能均低于磷酸铁锂正极材料。

为解决磷酸铁钠正极材料的缺点，亟需在磷酸铁钠正极材料基础上进行改进，提供一种性能更优异的钠离子电池正极材料。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用，该钠离子电池正极材料无需含锂，来源丰富，不仅不受有限锂资源的制约，而且相对于现有Na₂FePO₄正极材料，理论容量和循环稳定性更为理想。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钠离子电池正极材料，其通式为Na_xFe_y(PO₄)_a(SO₄)_b-zM_cO_d/N-C；其中0x≤4、0y≤4、0z≤0.5、0a≤4、0b≤3、0＜c≤4、0d≤5；M为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cd、Ni、Cu、Zn、Al、Ag、Mg、Ca、Sn或Se的氧化物、氢氧化物、硫酸盐、氯盐、硝酸盐或或碳酸盐中的至少一种。

优选地，所述Na_xFe_y(PO₄)_a(SO₄)_b/zM_cO_d的粒径D_max30μm，D₅₀10μm，比表面积为12-16m²/g；所述M为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cd、Ni、Cu、Zn、Al、Ag、Mg、Ca、Sn或Se的氧化物、硫酸盐或氯盐中的至少一种。

一种钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

将亚铁源、钠源、磷酸源、硫酸源、M_cO_d/N-C、分散剂混合，再进行球磨，洗涤、干燥，煅烧，得到Na_xFe_y(PO₄)_a(SO₄)_b-zM_cO_d/N-C。