【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電池電極領(lǐng)域，具體涉及一種硫酸鐵鈉正極材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、正極材料作為整個電池體系的關(guān)鍵一環(huán)，其循環(huán)穩(wěn)定性、輸出電壓、熱穩(wěn)定性、輸出容量、功率密度等指標(biāo)在整個電池體系中起到了決定性的作用。目前鈉離子電池的正極材料主要有層狀氧化物類、聚陰離子類和普魯士藍(lán)類等。其中，聚陰離子類化合物由于具有開放的骨架結(jié)構(gòu)、能量較低的離子遷移途徑以及可調(diào)的電壓范圍等特性，在鈉離子電池正極材料中具有顯著優(yōu)勢。尤其是聚陰離子型硫酸鐵鈉類正極材料，因為具有較低的生產(chǎn)成本和較高的工作電壓而被廣泛關(guān)注。
2、然而聚陰離子型硫酸鐵鈉類正極材料的儲能差，同時該材料因極易吸水以及容易被空氣中的氧氣氧化而導(dǎo)致材料失效。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、因此，本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中硫酸鐵鈉正極材料儲能性差，以及容易被空氣中氧氣氧化而導(dǎo)致材料失效等缺陷，從而提供一種硫酸鐵鈉正極材料及其制備方法。
2、為了解決上述問題：
3、本專利技術(shù)提供了一種硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，包含下列步驟：將鋅源、鈉源、鐵源、硫源、有機碳源、無機碳源、添加劑和水混合，得到噴霧液，將噴霧液進(jìn)行噴霧干燥后，熱處理、粉磨，即得所述硫酸鐵鈉正極材料。
4、在一種可能的實施方式中，所述鋅源包括七水硫酸鋅、硝酸鋅，氧化鋅，堿式碳酸鋅和氫氧化鋅中的至少一種；
5、在一種可能的實施方式中，所述鈉源為含鈉的可溶性鹽；可選的，所述鈉源包括硫酸鈉、硫酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉
6、在一種可能的實施方式中，所述鐵源為含鐵的可溶性鹽；可選的，所述鐵源包括硫酸亞鐵、碳酸亞鐵、草酸亞鐵中的至少一種；
7、在一種可能的實施方式中，所述硫源為含硫的可溶性鹽；可選的，所述硫源包括硫酸亞鐵、硫酸鈉、硫酸鉀中的至少一種；
8、在一種可能的實施方式中，所述鈉源中的鈉元素與鋅源、鐵源中金屬元素總量的摩爾比為2：(1-2)；
9、在一種可能的實施方式中，所述鐵源中鐵元素與鋅源中鋅元素的摩爾比為(4-9999)：1。
10、優(yōu)選地，所述有機碳源的質(zhì)量占鋅源、鈉源、鐵源質(zhì)量之和的0.01％-10％；所述無機碳源的質(zhì)量占鋅源、鈉源、鐵源質(zhì)量之和的0.05％-6％。
11、優(yōu)選地，所述有機碳源包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、果糖和硬脂酸中的至少一種；
12、和/或，所述無機碳源包括乙炔黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維、活性炭和導(dǎo)電炭黑中的至少一種。
13、優(yōu)選地，所述添加劑包括抗氧化劑、分散劑和消泡劑；所述抗氧化劑包括抗壞血酸、檸檬酸、植酸、尿酸、草酸、甲酸、乙酸和苯甲酸中的至少一種；所述分散劑包括十二烷基硫酸鈉、聚乙二醇、烷基苯磺酸鈉、烷基磺酸鈉、硬脂酸鈉和聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種；所述消泡劑包括羥甲基纖維素、聚硅氧烷和聚醚改性硅油中的至少一種。
14、優(yōu)選地，所述抗氧化劑的質(zhì)量占鈉源、鐵源和硫源質(zhì)量之和的0.05％-5％；所述分散劑的質(zhì)量占鈉源、鐵源和硫源質(zhì)量之和的0.1％-5％；所述消泡劑的質(zhì)量占鈉源、鐵源和硫源質(zhì)量之和的1-100ppm；所述噴霧液的質(zhì)量固含量為15％-40％。
15、優(yōu)選地，所述混合的攪拌速率為100-400r/min；所述混合的攪拌時間為2-3h。
16、優(yōu)選地，所述噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)溫度為140-280℃；所述噴霧干燥的出風(fēng)溫度為70-140℃。
17、在一種可能的實施方式中，所述熱處理在保護氣氛下進(jìn)行；所述保護氣氛包括氮氣和/或氬氣；
18、在一種可能的實施方式中，所述熱處理包括第一階段熱處理和第二階段熱處理；所述第一階段熱處理的溫度為100-300℃；所述第一階段熱處理的時間為0.1-12h；所述第二階段熱處理的溫度為300-400℃；所述第二階段熱處理的時間為0.1-24h。
19、在一種可能的實施方式中，粉磨后，硫酸鐵鈉正極材料的d50為2-8μm。
20、本專利技術(shù)還提供了所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法制備得到的硫酸鐵鈉正極材料。
21、本專利技術(shù)技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：
22、1.本專利技術(shù)提供了一種硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，包含下列步驟：將鋅源、鈉源、鐵源、硫源、有機碳源、無機碳源、添加劑和水混合，得到噴霧液，將噴霧液進(jìn)行噴霧干燥后，熱處理、粉磨，即得所述硫酸鐵鈉正極材料。
23、本專利技術(shù)采用鋅摻雜硫酸鐵鈉正極材料，能夠顯著提升材料的導(dǎo)電性，降低電池內(nèi)阻，從而提高材料的倍率性能。并且可以降低電極的極化程度，提高鈉離子的擴散系數(shù)，增強正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少在充放電過程中的結(jié)構(gòu)變化，從而增加電池的放電比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。
24、本專利技術(shù)采用碳摻雜硫酸鐵鈉正極材料，能夠提升正極材料的空氣穩(wěn)定性，減少水分對正極材料的影響，為正極材料提供長期環(huán)境存儲和優(yōu)異的電化學(xué)性能。
25、本專利技術(shù)中的有機碳源和無機碳源可以增強粒子與粒子之間的導(dǎo)電性，減少電池極化的同時，還可以抑制晶粒的生長，起到細(xì)化晶粒的作用，縮短na+在顆粒內(nèi)部的擴散路徑，從而改善電荷傳輸，進(jìn)一步提升正極材料的電化學(xué)性能。
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1.一種硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，包含下列步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，滿足以下條件中的至少一項：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述有機碳源的質(zhì)量占鋅源、鈉源、鐵源質(zhì)量之和的0.01％-10％；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述有機碳源包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、果糖和硬脂酸中的至少一種；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述添加劑包括抗氧化劑、分散劑和消泡劑；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述抗氧化劑的質(zhì)量占鈉源、鐵源和硫源質(zhì)量之和的0.05％-5％；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述混合的攪拌速率為100-400r/min；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)溫度為140-280℃；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫
10.權(quán)利要求1-9任一項所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法制備得到的硫酸鐵鈉正極材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，包含下列步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，滿足以下條件中的至少一項：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述有機碳源的質(zhì)量占鋅源、鈉源、鐵源質(zhì)量之和的0.01％-10％；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述有機碳源包括葡萄糖、蔗糖、淀粉、果糖和硬脂酸中的至少一種；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸鐵鈉正極材料的制備方法，其特征在于，所述添加劑包括抗氧化劑、分散劑和消泡劑；
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許開華，夏寒，陳玉君，施楊，邢利生，汪浩波，陳春超，
申請(專利權(quán))人：格林美無錫能源材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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