[发明专利]一种硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料及制备方法

权利要求书

1.一种硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料，其特征在于，包括(SiO₄)^4-基团取代(PO₄)^3-基团的改性铁基聚阴离子化合物、以及负载在所述改性铁基聚阴离子化合物表面的非晶碳层，所述非晶碳层的质量分数为5％-11％。

2.根据权利要求1所述的一种硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料，其特征在于，所述改性铁基聚阴离子化合物为铁基混合磷酸盐。

3.根据权利要求2所述的一种硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料，其特征在于，所述铁基混合磷酸盐选自Na_4+xFe₃(PO₄)_2-xP₂O₇(SiO₄)_x，x的取值范围为：0＜x≤0.5，或Na_3+xFe₂(PO₄)_1-xP₂O₇(SiO₄)_x，x的取值范围为：0＜x≤0.5。

4.一种如权利要求1-3任一所述硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将铁源和草酸溶于去离子水中搅拌，加入柠檬酸继续搅拌，加入钠源继续搅拌，加入硅源和磷源继续搅拌，加入乙二醇继续搅拌，得到混合液；

S2、将S1步骤得到的混合液加热搅拌蒸发，得到凝胶；

S3、将S2步骤得到的凝胶真空干燥，并在惰性气氛下预烧，得到前驱体；

S4、将S3步骤得到的前驱体在惰性气氛下煅烧，得到硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料。

5.根据权利要求4所述的一种硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中，所述铁源选自硝酸铁、硫酸铁、乙酸铁、草酸亚铁、硫酸亚铁或氯化铁中的任意一种或多种；所述钠源选自磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、乙酸钠、硝酸钠、柠檬酸钠或草酸钠中的任意一种或多种；所述磷源选自磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的任意一种或多种；所述硅源选自正硅酸四乙酯、硅酸乙酯、3-氨丙基三甲基硅烷或四丙氧基硅烷中的任意一种或多种。

6.根据权利要求4所述的一种硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中，铁源、钠源、硅源、磷源的添加量比例满足各元素的摩尔比例符合Na_4+xFe₃(PO₄)_2-xP₂O₇(SiO₄)_x或Na_3+xFe₂(PO₄)_1-xP₂O₇(SiO₄)_x的各元素化学计量比，草酸、柠檬酸的添加量与Na_4+xFe₃(PO₄)_2-xP₂O₇(SiO₄)_x或Na_3+xFe₂(PO₄)_1-xP₂O₇(SiO₄)_x中铁元素量的摩尔比为(4-1.5：1.5-1：1)。

7.根据权利要求4所述的一种硅酸根掺杂的铁基聚阴离子正极材料的制备方法，其特征在于，S1步骤中，乙二醇的添加量为总溶剂体积的2.5％-10％，乙二醇添加时的滴速为0.5-1mL/min。