【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鈉離子電池，具體涉及一種聚陰離子基鈉電池正極材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、鋰離子電池由于其高能量密度和長壽命特性目前被廣泛應用在各種智能設備、電動汽車以及儲能方面。然而由于鋰元素的稀缺性導致了鋰離子電池的價格居高不下。為了更好推動節能環保理念同時滿足市場需求，降低電池成本勢在必行。鈉離子電池具備與鋰離子電池相同的工作原理，并且鈉資源取之不盡用之不竭，理論上具備低成本優勢，值得進一步開發。
2、當前市場主流鈉離子電池采用層狀氧化物、普魯士白和聚陰離子材料作為正極主材。其中，聚陰離子材料因具備成本優勢、超長的循環壽命而備受關注。聚陰離子材料中，na4fe3(po4)p2o7具備理論容量129mah/g，適中的電壓(3.1v)而被認為是最具前景的材料之一。然而該材料在大規模合成過程中往往伴隨著雜相nafepo4和na2fep2o7的生成，nafepo4和na2fep2o7的電化學活性低。這兩種副產物的存在極大的影響了na4fe3(po4)p2o7的產率，對材料整體的容量造成不良影響。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服現有技術存在的規模化生產過程中鐵基聚陰離子鈉電池正極材料中雜相含量高、充放電容量低等問題，提供一種聚陰離子基鈉電池正極材料及其制備方法和應用
2、為了實現上述目的，本專利技術第一方面提供一種聚陰離子基鈉電池正極材料，該聚陰離子基鈉電池正極材料包含聚陰離子化合物和位于所述聚陰離子化合物表面的碳包覆層；
3、
4、優選地，以聚陰離子基鈉電池正極材料的總重量為基準，碳含量為1-5％，更優選為1-3％。
5、優選地，m選自mn、co、ni、cr、ti和v中的一種或兩種以上。
6、優選地，1.5≤a＜2.99，0.01≤b＜1。
7、本專利技術第二方面提供一種制備前文所述的聚陰離子基鈉電池正極材料的方法，該方法包括如下步驟：
8、(1)將鈉源、磷源、碳源、鐵源和過渡金屬源進行研磨，得到混合料；
9、(2)將混合料進行噴霧干燥，得到前驅體粉末；
10、(3)在保護氣的存在下，將前驅體粉末在450-650℃下煅燒。
11、優選地，步驟(1)中，所述研磨的條件包括：轉速為1000-3000r/min，時間為2-10h。
12、優選地，步驟(2)中，噴霧干燥的條件包括：溫度為150-300℃。
13、優選地，所述鈉源選自乙酸鈉、草酸鈉、檸檬酸鈉、磷酸三鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、焦磷酸鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉中的一種或兩種以上；
14、優選地，所述鐵源選自磷酸鐵、硝酸鐵、氧化鐵、四氧化三鐵、硫酸鐵和硫酸亞鐵中的一種或兩種以上。
15、優選地，所述過渡金屬源選自過渡金屬的磷酸鹽或氧化物；
16、優選地，所述磷源選自磷酸、磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鈉、焦磷酸鈉、焦磷酸一氫三鈉、焦磷酸二氫二鈉和焦磷酸三氫一鈉中的一種或兩種以上；
17、優選地，所述碳源選自石墨烯、炭黑、碳納米管、superp、碳纖維、抗壞血酸、檸檬酸、葡萄糖、聚乙二醇、甲醛、乙醛、檸檬酸、蘋果酸、乙二酸、己二酸、淀粉和蔗糖中的一種或兩種以上。
18、本專利技術第三方面提供前文所述的聚陰離子基鈉電池正極材料在鈉離子電池中的應用。
19、本專利技術第四方面提供一種正極片，所述正極片含有前文所述的聚陰離子基鈉電池正極材料。
20、本專利技術第四方面提一種鈉離子電池，所述鈉離子電池包括前文所述的正極片。
21、本專利技術與現有技術相比較，具有以下有益效果：
22、1、本專利技術提供了一種聚陰離子基鈉離子電池正極材料，通過摻雜過渡金屬和制造鐵缺陷，大大降低了聚陰離子材料中的雜相含量，同時該正極材料的鈉離子遷移能力、可逆容量、能量密度指標均得到顯著提升。使用該正極材料，有利于獲得克容量高和容量保持率高的鈉離子電池。
23、2、本專利技術還提供了制備上述聚陰離子基鈉離子電池正極材料的方法，該方法通過將原料進行研磨和噴霧干燥獲得前驅體粉末，然后在保護氣下進行煅燒即可得到聚陰離子基鈉離子電池正極材料。該制備方法操作簡單、原料易得，無需額外設備，借用傳統的磷酸鐵鋰產線即可實現大規模量產。
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1.一種聚陰離子基鈉電池正極材料，其特征在于，該聚陰離子基鈉電池正極材料包含聚陰離子化合物和位于所述聚陰離子化合物表面的碳包覆層；
2.根據權利要求1所述的聚陰離子基鈉電池正極材料，其特征在于，以聚陰離子基鈉電池正極材料的總重量為基準，碳含量為1-5％，優選為1-3％。
3.根據權利要求1或2所述的聚陰離子基鈉電池正極材料，其特征在于，M選自Mn、Co、Ni、Cr、Ti和V中的一種或兩種以上。
4.根據權利要求1所述的聚陰離子基鈉電池正極材料，其特征在于，1.5≤a＜2.99，0.01≤b＜1。
5.一種制備權利要求1-4中任意一項所述的聚陰離子基鈉電池正極材料的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述研磨的條件包括：轉速為1000-3000r/min，時間為2-10h。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(2)中，噴霧干燥的條件包括：溫度為150-300℃。
8.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述鈉源選自乙酸鈉、
9.權利要求1-4中任意一項所述的聚陰離子基鈉電池正極材料在鈉離子電池中的應用。
10.一種正極片，其特征在于，所述正極片含有權利要求1-4中任意一項所述的聚陰離子基鈉電池正極材料。
11.一種鈉離子電池，其特征在于，所述鈉離子電池包括權利要求10所述的正極片。
...【技術特征摘要】
1.一種聚陰離子基鈉電池正極材料，其特征在于，該聚陰離子基鈉電池正極材料包含聚陰離子化合物和位于所述聚陰離子化合物表面的碳包覆層；
2.根據權利要求1所述的聚陰離子基鈉電池正極材料，其特征在于，以聚陰離子基鈉電池正極材料的總重量為基準，碳含量為1-5％，優選為1-3％。
3.根據權利要求1或2所述的聚陰離子基鈉電池正極材料，其特征在于，m選自mn、co、ni、cr、ti和v中的一種或兩種以上。
4.根據權利要求1所述的聚陰離子基鈉電池正極材料，其特征在于，1.5≤a＜2.99，0.01≤b＜1。
5.一種制備權利要求1-4中任意一項所述的聚陰離子基鈉電池正極材料的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的方...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鄒劍，梅晨，廖乾勇，李翔宇，尹小強，
申請(專利權)人：比亞迪股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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