一种复合磷酸铁钠及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料，具体而言，涉及一种复合磷酸铁钠及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着人们环保意识的提高，对于清洁能源的开发和使用越来越受到人们的重视。近年来，对于电能的应用越来越普及，与之适应地，储能技术也得到了飞速的发展。在电化学储能市场上，锂电池是目前普遍应用的电池材料，例如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等。相比于锂电池来说，钠电池的原料储量丰富，分布广泛，价格低廉，结构稳定，并且其在低温下的储能表现更佳，有望替代锂离子成为主流电池正极材料。

2、现有合成复合磷酸铁钠的技术方案为：将钠源、铁源、磷源及碳源通过物理手段（球磨砂磨）混合均匀，后续将混合均匀的原料进行固相烧结一步制备复合磷酸铁钠。该固相球磨法虽然操作简单，但制备得到的材料颗粒尺度分布广，形貌难以调控，且物相纯度不高，影响容量及倍率性能发挥。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种复合磷酸铁钠的制备方法，该制备方法便于操作，对设备要求不高，可以对产品形貌进行精确控制。

2、本发明的第二目的在于提供一种复合磷酸铁钠，其产品性能稳定，具有独特的微观结构，可增强充放电过程中材料表面的电场。

3、本发明的第三目的在于提供一种复合磷酸铁钠的应用，其可以用在电池正极材料中，并表现出较佳的充放电性能。

4、本发明的实施例是这样实现的：

5、一种复合磷酸铁钠的制备方法，其包括：

6、将纳米级的铁源、钠源、磷源、碳源和表面活性剂混合分散于有机溶剂中，得到混合液；

7、将混合液在180~230℃下反应，得到反应液；

8、将反应液冷却并固液分离后干燥得到前驱体；

9、对前驱体进行烧结。

10、一种复合磷酸铁钠，其采用上述复合磷酸铁钠的制备方法制备得到，复合磷酸铁钠的微观结构为纳米锥状结构组装的颗粒。

11、一种上述复合磷酸铁钠在电池正极材料中的应用。

12、本发明实施例的有益效果是：

13、本发明实施例提供了一种复合磷酸铁钠及其制备方法，该制备方法将纳米级的铁源、钠源、磷源、碳源和表面活性剂混合分散于有机溶剂中反应，随后冷却分离，从而得到前驱体，再对前驱体进行烧结，得到复合磷酸铁钠。该制备方法操作简单方便，对设备要求不高，可以精准地控制复合磷酸铁钠的形貌，得到纳米锥状结构组装的颗粒，其独特的微观结构在电池正极材料中表现出了优异的充放电性能，具有较大的应用价值。

技术特征：

1.一种复合磷酸铁钠的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁源包括磷酸亚铁、草酸亚铁、氯化亚铁、以及硫酸亚铁中的至少一种；所述钠源包括碳酸钠、焦磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸三钠、以及草酸钠中的至少一种；所述磷源包括磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸二氢钠、以及磷酸氢二钠中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钠源、所述磷源和所述铁源所提供的na:p:fe的摩尔比为(0.99~1):(0.98~1.01):(0.73~0.75)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源包括葡萄糖、蔗糖、聚乙烯醇、聚乙二醇中的至少一种；所述碳源的用量为所述钠源、所述磷源、所述铁源总量的4wt%~10wt%。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括苯甲醇和油胺中的至少一种；按照所述钠源的摩尔量计，每摩尔所述钠源使用1~1.5 l所述溶剂。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂包括聚乙烯吡咯烷酮；在所述混合液中，所述表面活性剂的用量为3~10 g/l。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述混合液反应90~120 min，得到所述反应液。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述前驱体进行烧结是将所述前驱体在惰性或还原性氛围中，升温至480~550℃烧结10~16 h。

9.一种复合磷酸铁钠，其特征在于，采用如权利要求1~8任一项所述的复合磷酸铁钠的制备方法制备得到，所述复合磷酸铁钠的微观结构为纳米锥状结构组装的颗粒。

10.一种如权利要求9所述的复合磷酸铁钠在电池正极材料中的应用。

技术总结一种复合磷酸铁钠及其制备方法和应用，涉及材料技术领域，该制备方法将纳米级的铁源、钠源、磷源、碳源和表面活性剂混合分散于有机溶剂中反应，随后冷却分离，从而得到前驱体，再对前驱体进行烧结，得到复合磷酸铁钠。该制备方法操作简单方便，对设备要求不高，可以精准地控制复合磷酸铁钠的形貌，得到纳米锥状结构组装的颗粒，其独特的微观结构在电池正极材料中表现出了优异的充放电性能，具有较大的应用价值。技术研发人员：朱振华,鲍飞翔,刘兰英,刘智敏,杜俊波受保护的技术使用者：四川富临新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1