[发明专利]一种氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料、制备方法及其在钠离子电池中的应用

权利要求书

1.一种氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料，其特征在于：

所述氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料包括氟掺杂铁锰二元混合聚阴离子化合物和石墨烯，

所述石墨烯分别穿插和平铺在所述氟掺杂铁锰二元混合聚阴离子化合物的内部和表面。

2.根据权利要求1所述的氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料，其特征在于：

其中，所述氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料的化学方程式为：

Na_4-2xFe_3-yMn_y(PO₄)_2-xF_xP₂O₇@C@rGO，

x的取值范围为：0.01≤x≤0.5，y的取值范围为：0.1≤y≤2.9，

或

Na_3-2xFe_2-yMn_y(PO₄)_1-xF_xP₂O₇@C@rGO，

x的取值范围为：0.01≤x≤0.5，y的取值范围为：0.1≤y≤1.9，

rGO的质量占比为：1％wt≤rGO≤5％wt。

3.一种氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料的制备方法，用于制备权利要求1～2中任意一项所述的氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将铁源、锰源、钠源、磷源、氟源以及还原剂溶于去离子水中，得到溶液A；

步骤2，将氧化石墨烯溶液和十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，得到溶液B；

步骤3，将所述溶液B加入所述溶液A中，搅拌、干燥、煅烧，即得所述氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料。

4.根据权利要求3所述的氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料的制备方法，其特征在于：

其中，步骤1中，所述铁源、所述锰源、所述钠源、所述磷源、所述氟源以及所述还原剂的摩尔比为：(1～2):(1～2):(1～4):(1～5):(0.01～0.5):(1～5)。

5.根据权利要求3所述的氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料的制备方法，其特征在于：

其中，步骤1中，所述磷源为磷酸二氢铵、羟基乙叉二磷酸中的任意一种，

所述钠源为磷酸二氢钠、硝酸钠、以及无水乙酸钠中的任意一种，

所述氟源为氟化钠，

所述锰源为四水硝酸锰，

所述铁源为九水合硝酸铁、草酸铁以及柠檬酸亚铁中的任意一种，

所述还原剂为柠檬酸、抗坏血酸以及酒石酸中的任意一种。

6.根据权利要求3所述的氟代混合焦磷酸铁锰钠二元正极材料的制备方法，其特征在于：

其中，步骤2中，所述氧化石墨烯溶液的制备方法如下：

步骤2-1，将鳞片石墨放入浓硫酸溶液与浓硝酸溶液的混合溶液，静置，用去离子水清洗过滤，充分洗涤并干燥，得到插层石墨；

步骤2-2，将管式炉升温至1050℃，再将所述插层石墨置于磁舟中送入管式炉中膨胀，直到所述磁舟中黑色固体体积不再膨胀为止，得到热膨胀石墨；

步骤2-3，在三口烧瓶中分别加入热膨胀石墨、过硫酸钾、五氧化二磷以及浓硫酸溶液，搅拌均匀后缓慢升温至80℃，保温5h，冷却至室温后缓慢倒入冰水混合物，搅拌至放热完全后，过滤，用去离子水充分洗涤并干燥，得到预氧化石墨；

步骤2-4，将所述预氧化石墨和浓硫酸溶液混合，加入高锰酸钾反应后，加入双氧水，离心收集沉淀；

步骤2-5，将所述沉淀用稀盐酸洗涤数次，直到溶液中无硫酸根离子，再用去离子水洗涤至溶液呈中性，收集底部氧化石墨进行干燥后备用；

步骤2-6，称取干燥后得到的所述氧化石墨加入去离子水中，经过搅拌和超声剥离得到颜色均一的氧化石墨烯溶液。