[发明专利]一种高电压钠离子电池正极材料碳复合钴基混合磷酸钠盐的制备方法

说明书

本发明公开了一种高电压钠离子电池正极材料碳复合钴基混合磷酸钠盐的制备方法。该方法包括如下步骤：将钠源化合物、二价钴源化合物、磷源化合物、有机小分子碳源和特殊碳材料作为原料，在一定介质中，采用球磨工艺，物料混合均匀，干燥脱球后烧结，粉碎后得到成品Nasubgt;4/subgt;Cosubgt;3/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;Psubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;/C粉末。本发明采用高温固相球磨法，与制备该材料常用的溶胶凝胶法相比，大幅缩短了工艺流程，不仅操作简单易行，更降低了成本，便于工业化生产。同时有机小分子碳源和特殊碳材料同时加入到前驱体中，制备的Nasubgt;4/subgt;Cosubgt;3/subgt;(POsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;Psubgt;2/subgt;Osubgt;7/subgt;/C碳包覆效果好，与现有工艺相比，显著降低了活性物质中的碳含量，提升了材料整体的能量密度。

技术领域

本发明属于钠离子电池正极材料技术领域，具体涉及一种高电压钠离子电池正极材料碳复合钴基混合磷酸钠盐的制备方法。

背景技术

成熟稳定的大规模储能技术是新能源替代传统化石燃料的基础。

近年来，以锂离子电池为代表的电化学储能技术，凭借其能量密度高、环境友好、使用寿命长等优势在“3C产品”和动力电池中实现大规模商业化应用。然而，随着人们对储能器件需求的不断提升，锂离子电池日益暴露出锂资源储量稀少、分布不均、成本高昂，安全性能差等缺点。这时，具有相同工作原理和相似电池构件的钠离子电池凭借钠资源丰富、成本低廉、循环寿命长、维护费用低、安全性高等诸多优势，崭露出强劲地发展势头，得到广泛关注。

目前，钠离子电池正极材料主要包括层状氧化物类、普鲁士蓝类和聚阴离子类等。其中，层状氧化物类钠离子电池正极材料在连续的Na⁺脱嵌过程中会引起材料结构不稳定，不利于其在储能系统中的长期应用。同时，普鲁士蓝类钠离子电池正极材料存在结晶水难以消除，导致容量利用率低，倍率差等缺点。因此，电化学稳定性更高的聚阴离子类化合物更符合储能系统的要求。但常见的聚阴离子型钠离子电池正极材料的工作电压普遍偏低，导致能量密度并不理想。在2013年，Nose等人采用简单溶胶-凝胶法制备了一种混合聚阴离子型高电压钠离子电池正极材料Na₄Co₃(PO₄)₂P₂O₇。该材料具有4.5V的超高平均电压，是目前已经报道的钠离子电池正极材料中平均放电电压最高的材料之一。在0.2C下具有95mAhg^-1的可逆容量，能量密度高达425Whkg^-1，且具有良好的循环稳定性。但是Na₄Co₃(PO₄)₂P₂O₇材料的导电性能差，制备工艺复杂等缺陷限制了其进一步发展。