[发明专利]一种钠离子电池正极材料及其制备方法、钠离子电池

说明书

本发明公开了一种钠离子电池正极材料，所述钠离子电池正极材料的分子式为Na₄Fe_0.5Mn_0.5V(PO₄)₃，为三方晶系，空间群为R‑3c，为不规则片状结构。本发明还公开了上述钠离子电池正极材料的制备方法，将钠源、铁源、锰源、钒源和磷源按化学计量比溶解于去离子水中，加入四甘醇和乙二醇的混合溶液，室温搅拌反应，得混合液；将混合液转移到反应釜中，加热反应，得粘稠胶体，将粘稠胶体冷冻干燥，得前驱体粉料；将前驱体粉料在惰性气氛下高温煅烧，得片状钠离子电池正极材料。该方法重复性好、操作简单、具有工业应用前景，本发明还提供了一种使用上述钠离子电池正极材料的钠离子电池，该钠离子电池具有优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于钠离子电池技术领域，具体涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法、钠离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高比容量、高能量密度而广泛应用于便携式电子设备和离子电池在大型储能系统领域的推广应用。钠离子电池被视为锂离子电池的有效替代品已经成为国内外研究热点。钠具有和锂相近的物理化学性质，且钠资源在地壳中的储量相当可观(锂的地壳丰度为0.006％，钠的地壳丰度为2.64％)，因而在成本上具有很大的优势，这也使得钠离子电池成为一种最具潜力的可用于大规模储能商业化应用的电池体系。

为满足实际应用需求，高电压、高能量密度是钠离子电池正极材料的发展方向。相比于氧化物体系和普鲁士蓝类似物体系，聚阴离子型钠离子电池正极材料由于聚阴离子的诱导效应，表现出更高的电压。且聚阴离子型材料由于具有开放的离子扩散通道，且材料结构稳定性及热稳定性高，极具应用前景。在聚阴离子体系中，又以钠的快离子导体型(NASICON)材料最受关注。NASICON型正极材料中，又以磷酸钒钠(Na₃V₂(PO₄)₃)最受瞩目，其优异的大倍率和循环稳定性极大推动了钠离子电池正极材料的发展。但是Na₃V₂(PO₄)₃电导率较低，其电压平台为3.4V，仍然有待提升。

专利文献CN201710364045中公开了一种磷酸钒锰钠@3D多孔石墨烯复合材料及其制备方法和在钠离子电池中的应用。其通过将片状磷酸钒锰钠原位生长在3D多孔石墨烯骨架上，利用片状磷酸钒锰钠比表面积大、与电解液接触面大的优点和3D多孔石墨烯稳定的疏松三维孔道结构、比表面积大、负载稳定性好等优点相结合，有效克服了磷酸钒锰钠材料导电率低的问题，提高了材料的性能。

发明内容

针对以上背景技术中提到的不足和缺陷，本发明的目的在于，提供一种成本低、电化学性能好的钠离子电池正极材料。

本发明的另一个目的在于，提供一种操作简单、具有工业应用前景的钠离子电池正极材料的制备方法。

本发明的另一个目的在于，提供一种使用上述钠离子电池正极材料的钠离子电池，该钠离子电池具有良好的放电比容量，良好的倍率性能和循环性能。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种钠离子电池正极材料，所述钠离子电池正极材料的分子式为Na₄Fe_0.5Mn_0.5V(PO₄)₃，为三方晶系，为R-3c空间群，且为片状结构。

作为优选的方案，所述钠离子电池正极材料的比表面积为3～100m²/g。