[发明专利]一种碳包覆氟磷酸亚铁钠材料及其制备和在钠离子电池中的应用

权利要求书

1.一种碳包覆氟磷酸亚铁钠材料的制备方法，其特征在于，将包含铁源、磷源、氟源、钠源和有机碳源的原料浆料进行喷雾干燥-焙烧处理，或者进行喷雾热解处理，获得碳复合的前驱颗粒；所述的焙烧的温度为550～650℃；喷雾热解的温度为550～650℃；

再将所述的前驱颗粒置于含有挥发有机物的气氛内并在200～350℃的温度下进行气相沉碳处理，制得所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料。

2.如权利要求1所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述铁源为二价铁和/或三价铁离子的磷酸盐、有机酸盐中的至少一种；优选为磷酸铁、二水合草酸亚铁中的至少一种；

优选地，所述磷源为磷酸、磷酸铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、磷酸铁中的至少一种；

优选地，所述氟源为氟化钠、氟化铵中的至少一种；

优选地，所述钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、钠的有机酸盐、氧化钠、氢氧化钠中的至少一种；

优选地，所述有机碳源为水溶性有机物，进一步优选为葡萄糖、柠檬酸、淀粉、抗坏血酸、环糊精、聚乙二醇中的至少一种；

优选地，原料浆料中的溶剂包含水；

优选地，原料浆料中，Na：Fe：P：F的元素摩尔比为1.9～2.1：0.9～1.1：1：1；

优选地，所述的有机碳源与铁源的重量比为1：1～10。

3.如权利要求1所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述的原料浆料中的固体颗粒粒度D50≤300nm；

优选地，原料浆料中的固含量为30～60wt.％；

优选地，所述的原料浆料通过各原料浆化后进行球磨以及砂磨得到。

4.如权利要求1所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料的制备方法，其特征在于，喷雾干燥过程的入口温度为180～270℃；喷雾速率优选为20～40ml/min。

5.如权利要求1所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料的制备方法，其特征在于，焙烧的气氛为保护性气氛；

优选地，焙烧的温度为550～600℃，优选地，保温时间为4～16h；

优选地，前驱材料的粒径为10～20μm。

6.如权利要求1所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料的制备方法，其特征在于，喷雾热解的温度为550～600℃；喷雾速率优选为20～40ml/min。

7.如权利要求1所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料的制备方法，其特征在于，所述的挥发有机物为在200～350℃的温度下呈气态的有机物；

优选地，所述的挥发有机物为C₁～C₆的烷烃、C₂～C₆的烯烃、C₂～C₆的炔烃、C₄～C₁₀的醚中的至少一种；

进一步优选，所述的挥发有机物包含C₂～C₆的烯烃和C₄～C₈的醚；

优选地，所述的含有挥发有机物的气氛内还含有稀释气；

优选地，所述的稀释气为氮气、惰性气体中的至少一种；

优选地，所述的含有挥发有机物的气氛内，挥发有机物的体积含量大于或等于10％；优选为10～30％；

优选地，气相沉碳阶段包括在200～250℃下的第一段热处理过程以及在300～350℃下的第二段热处理过程。

8.一种权利要求1～7任一项所述制备方法制得的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料。

9.一种权利要求8所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料的应用，其特征在于，将其作为钠离子电池的正极活性材料；

优选地，将其作为正极活性材料，用于制备钠离子电池；

进一步优选，将其作为正极活性材料，用于制备钠离子电池的正极。

10.一种钠离子电池，其特征在于，包含权利要求8所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料；

优选地，其正极中包含所述的碳包覆氟磷酸亚铁钠材料。