[发明专利]一种高纯度亚铬酸钠的制备方法

说明书

本发明公开了一种高纯度亚铬酸钠的制备方法。该方法步骤为：先对氧化铬进行硝酸‑高压密闭消解预处理，对碳酸钠进行超声震动重结晶纯化预处理；将预处理后的氧化铬和碳酸钠以一定比例混合，进行超低温液氮球磨粉碎混合，再压制成型；然后在惰性气氛下进行高温固相反应；最后将冷却后的反应物用极性溶剂洗涤，过滤，真空干燥，得到高纯度亚铬酸钠。本发明在氧化铬和碳酸钠高温固相反应前，对氧化铬和碳酸钠进行预处理，提高了制备亚铬酸钠的纯度；通过超低温液氮球磨研磨混合处理，降低了氧化铬和碳酸钠颗粒尺寸，增加了反应比表面积，使反应物混合更均匀，反应更彻底。本发明所制备的亚铬酸钠材料纯度高、粒度分布均匀、结晶完整性好。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及一种高纯度亚铬酸钠的制备方法。

背景技术

钠离子电池作为一种极具应用前景的电化学储能体系，具有钠来源广泛、资源丰富等特点，是近年来电化学储能领域的研究热点之一。正极材料是电池系统中重要的一环，而层状氧化物材料由于具有稳定的晶体结构和极高的可逆容量，被认为是钠离子电池理想的正极材料。将具有层状结构的亚铬酸钠应用于钠离子电池的正极材料中，所得钠离子电池具有高可逆容量、较高的电化学活性和优异的循环稳定性能。

制备亚铬酸钠的方法主要有高温固相法和Cr(Ⅵ)还原法。专利文献(CN103370277A)采用高温固相法制备亚铬酸钠，将氧化铬和碳酸钠混合至于惰性气氛下300℃加热5h，先降低氧化铬和碳酸钠的水含量，再进行高温固相反应，制备时间较长同时其原料未进行提纯，导致亚铬酸钠含量低。专利文献(CN109052474A)采用Cr(Ⅵ)还原法制备亚铬酸钠，在还原气氛下，对重铬酸钠进行高温煅烧。Cr(Ⅵ)还原制备亚铬酸钠存在Cr(Ⅵ)还原不完全的情况，导致亚铬酸钠样品的纯度较低，且反应时间较长。

以亚铬酸钠作为正极材料时，杂质相的存在，对亚铬酸钠的电化学性能有较大影响，会造成一定程度的容量损失。因此，需要制备一种高纯度的亚铬酸钠，减少杂质相的存在，提高亚铬酸钠材料的储钠性能和循环稳定性。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高纯度亚铬酸钠的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将氧化铬进行硝酸预处理，将碳酸钠进行重结晶纯化预处理；

步骤二、将预处理后的氧化铬和碳酸钠按一定比例加入到粉碎机中粉碎并混合，再压制成型；

步骤三、将步骤二中压制成型物置于惰性气氛下进行高温固相反应；

步骤四、将冷却后的反应物用极性溶剂洗涤，过滤，真空干燥。

优选的是，所述步骤一中，氧化铬的硝酸预处理过程为：将氧化铬与硝酸溶液按固液质量比1:10～20混合，其中硝酸质量百分比浓度5～20％，室温搅拌1～3h，氧化铬经过滤后用高纯水洗涤至洗涤水呈中性，在60～80℃干燥2～6h。

优选的是，所述步骤一中，氧化铬的硝酸预处理为硝酸-高压密闭消解预处理，处理过程为：将氧化铬和硝酸溶液置于密封仓中，压力为5～10MPa、温度为20～30℃、磁力搅拌速度为1000～2000rpm的条件下消解1～3h；氧化铬经过滤后，用高纯水洗涤至洗涤水呈中性，在60～80℃下干燥2～6h；所述硝酸溶液的质量百分比浓度为5～20％，氧化铬与硝酸溶液固液质量比为1:10～20。

优选的是，所述步骤一中，碳酸钠的重结晶纯化预处理过程为：将碳酸钠与高纯水按质量比1～2:1混合，加热至60～80℃，搅拌加入1～5mL浓度为1～3mg/mL的氯化铁溶液，保持60～80℃下静置1～10h；过滤出沉淀物杂质，80～90℃下使滤液浓缩后冷却结晶，离心脱水，检测氯离子含量小于0.001％，加热熔融并在100～110℃干燥2～6h。