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CN105280899A - 一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法 - Google Patents

一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法 Download PDF

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刘益
张宝
明磊
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Abstract

一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法：将Fe(NO3)3·9H20、NaH2PO4·2H2O按比例放入烧杯中；然后加入葡萄糖、柠檬酸；再加入乙二醇混合均匀；将其放入60～90℃水浴锅中，进行搅拌；待形成凝胶后停止搅拌，放入烘箱中烘干；烘干结束后，再将材料进行研磨；将研磨后的材料在氩气中煅烧得成。本发明反应过程简单，便于产业化控制，所制备的碳包覆的磷酸铁钠材料结构稳定，具有较好的高倍率循环性能。

Description

一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法
技术领域
本发明涉及一种制备电池正极材料的方法，具体涉及一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法。
背景技术
自20世纪90年代，锂离子电池因具有高能量密度、质量轻等优点，已广泛应用于移动设备等电子装置。但锂离子电池存在价格高、储量有限等缺陷。钠离子电池较锂离子电池而言，其原料成本比锂离子电池低，电池电位比相应的锂离子电池电位高，且安全性能好。
目前，有关磷酸铁钠材料还未见相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法，具体步骤如下：
1)将Fe(NO3)3·9H20、NaH2PO4·2H2O根据化学式NaFePO4，按Na:Fe:P的摩尔比为1:1:1的比例放入烧杯中；
2)向上述烧杯中加入葡萄糖，NaFePO4与葡萄糖的质量比为3～4:1；
其中，NaFePO4的质量是以理论生成的质量来计，其质量根据以下化学反应方程式来计算：
Fe(NO3)3·9H20+NaH2PO4·2H2O+1/6C6H12O6·H2O→NaFePO4+3NO+CO2+79/6H2O；
3)向上述烧杯中加入柠檬酸，NaFePO4与柠檬酸的质量比为1～2:1；
其中，NaFePO4的质量是以理论生成的质量来计，其质量根据以下化学反应方程式来计算：
Fe(NO3)3·9H20+NaH2PO4·2H2O+1/6C6H12O6·H2O→NaFePO4+3NO+CO2+79/6H2O；
4)向上述烧杯中加入乙二醇混合均匀；
5)将上述烧杯放入60～90℃的水浴锅中，并进行搅拌；
6)形成凝胶后取出烧杯，放入烘箱中烘干；
7)烘干结束后，将材料取出进行研磨；
8)将研磨后的材料在惰性气氛中煅烧，煅烧的温度为550～650℃，煅烧的时间为6～10h，因未参与步骤（2）反应的葡萄糖在惰性气氛的高温分解作用，使得部分碳保留在主体材料中，得到碳包覆的磷酸铁钠材料。
进一步，步骤4)中，乙二醇加入量与Fe(NO3)3·9H20、NaH2PO4·2H2O、葡萄糖、柠檬酸总重量比为1～3:1。
进一步，步骤5)中，搅拌的速度为150-250r/min（优选200r/min），搅拌的时间为5～10h。
进一步，步骤6)中，烘箱的温度设置为85-95℃（优选90℃），烘干的时间为22-25h（优选24h）。
本发明将Fe(NO3)3·9H20、NaH2PO4·2H2O按比例放入烧杯中，以葡萄糖为碳源，以柠檬酸为凝胶剂，经溶胶－凝胶、烘干后进行烧结，制得碳包覆的磷酸铁钠材料。
本发明制得的碳包覆的磷酸铁钠材料在1C首次放电克容量可达41.8mAh·g-1，经过50次循环后，容量保持率为93.5%。
附图说明
图1为实施例1制备的碳包覆的磷酸铁钠材料的X射线衍射（XRD）图；
图2为实施例1制备的碳包覆的磷酸铁钠材料的1C首次充放电曲线图；
图3为实施例1制备的碳包覆的磷酸铁钠材料的1C放电容量与容量保持率散点图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
将0.1molFe(NO3)3·9H20、0.1molNaH2PO4·2H2O、5.0g葡萄糖、12.5g柠檬酸，将上述物质放入烧杯中，加入76mL乙二醇作为分散剂，在70℃的水浴温度下，以200r/min的搅拌速度搅拌8h形成凝胶，然后在90℃的烘箱烘24h，将材料取出后进行研磨，研磨结束后，将材料在600℃氩气中煅烧8h，得到碳包覆的NaFePO4材料。
本实施例所制得的碳包覆的NaFePO4材料的XRD图如图1所示，由图1所示可知，材料结晶度高，晶型完整。
电池组装：将制备的NaFePO4材料、乙炔黑和PVDF以一定质量比（8:1:1）称取，放入研钵中，加入适量的NMP进行研磨，混合均匀后在铝箔上制成正极片，在真空手套箱中以金属钠片为负极，以WhatmanGF/D玻璃纤维为隔膜，1mol/LNaClO4/EC:PC（1:1）为电解液，组装成CR2025的扣式电池。
将电池在2V～4.5V电压范围内，测其充放电容量，其在1C首次放电克容量为41.8mAh·g-1（见图2）。在1C的倍率下循环50次后，容量保持率为93.5%（见图3）。
实施例2
将0.1molFe(NO3)3·9H20、0.1molNaH2PO4·2H2O、4.5g葡萄糖、8.7g柠檬酸，将上述物质放入烧杯中，加入50mL乙二醇作为分散剂，在60℃的水浴温度下，以200r/min的搅拌速度搅拌10h形成凝胶，然后在90℃的烘箱烘24h，将材料取出后进行研磨，研磨结束后，将材料在550℃氩气中煅烧6h，得到碳包覆的NaFePO4材料。
电池组装：将制备的碳包覆的NaFePO4材料、乙炔黑和PVDF以一定质量比（8:1:1）称取，放入研钵中，加入适量的NMP进行研磨，混合均匀后在铝箔上制成正极片，在真空手套箱中以金属钠片为负极，以WhatmanGF/D玻璃纤维为隔膜，1mol/LNaClO4/EC:PC（1:1）为电解液，组装成CR2025的扣式电池。
将电池在2V～4.5V电压范围内，测其充放电容量，其在1C首次放电克容量为35.6mAh·g-1。在1C的倍率下循环50次后，容量保持率为91.5%。
实施例3
将0.1molFe(NO3)3·9H20、0.1molNaH2PO4·2H2O、5.8g葡萄糖、17.4g柠檬酸，将上述物质放入烧杯中，加入100mL乙二醇作为分散剂，在90℃的水浴温度下，以200r/min的搅拌速度搅拌5h形成凝胶，然后在90℃的烘箱烘24h，将材料取出后进行研磨，研磨结束后，将材料在650℃氩气中煅烧10h，得到碳包覆的NaFePO4材料。
电池组装：将制备的碳包覆的NaFePO4材料、乙炔黑和PVDF以一定质量比（8:1:1）称取，放入研钵中，加入适量的NMP进行研磨，混合均匀后在铝箔上制成正极片，在真空手套箱中以金属钠片为负极，以WhatmanGF/D玻璃纤维为隔膜，1mol/LNaClO4/EC:PC（1:1）为电解液，组装成CR2025的扣式电池。
将电池在2V～4.5V电压范围内，测其充放电容量，其在1C首次放电克容量为39.5mAh·g-1。在1C的倍率下循环50次后，容量保持率为92%。

Claims (5)

1.一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)将Fe(NO3)3·9H20、NaH2PO4·2H2O根据化学式NaFePO4，按Na:Fe:P的摩尔比为1:1:1的比例放入烧杯中；
2)向上述烧杯中加入葡萄糖，NaFePO4与葡萄糖的质量比为3～4:1；
其中，NaFePO4的质量是以理论生成的质量来计，其质量根据以下化学反应方程式来计算：
Fe(NO3)3·9H20+NaH2PO4·2H2O+1/6C6H12O6·H2O→NaFePO4+3NO+CO2+79/6H2O；
3)向上述烧杯中加入柠檬酸，NaFePO4与柠檬酸的质量比为1～2:1；
其中，NaFePO4的质量是以理论生成的质量来计，其质量根据以下化学反应方程式来计算：
Fe(NO3)3·9H20+NaH2PO4·2H2O+1/6C6H12O6·H2O→NaFePO4+3NO+CO2+79/6H2O；
4)向上述烧杯中加入乙二醇混合均匀；
5)将上述烧杯放入60～90℃的水浴锅中，并进行搅拌；
6)形成凝胶后取出烧杯，放入烘箱中烘干；
7)烘干结束后，将材料取出进行研磨；
8)将研磨后的材料在惰性气氛中煅烧，煅烧的温度为550～650℃，煅烧的时间为6～10h，得到碳包覆的磷酸铁钠材料。
2.根据权利要求1所述的制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法，其特征在于，步骤4)中，乙二醇加入量与Fe(NO3)3·9H20、NaH2PO4·2H2O、葡萄糖、柠檬酸总重量比为1～3:1。
3.根据权利要求1或2所述的制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法，其特征在于，步骤5)中，搅拌的速度为150-250r/min，搅拌的时间为5～10h。
4.根据权利要求1或2所述的制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法，其特征在于，步骤6)中，烘箱的温度设置为85-95℃，烘干的时间为22-25h。
5.根据权利要求4所述的制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法，其特征在于，步骤6)中，烘箱的温度设置为90℃，烘干的时间为24h。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105845974A (zh) * 2016-06-06 2016-08-10 四川国润新材料有限公司 一种钠离子电池正极材料NaFePO4/C的制备方法
CN106684435A (zh) * 2016-12-27 2017-05-17 陕西科技大学 一种NaFePO4/C纳米片的制备方法
CN108615855A (zh) * 2016-12-10 2018-10-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种碳包覆制备的磷酸钛钠材料及制备和应用
CN110957490A (zh) * 2019-07-30 2020-04-03 哈尔滨工业大学 一种中空结构的碳包覆磷酸铁钠电极材料的制备方法
CN111362247A (zh) * 2020-03-12 2020-07-03 东莞理工学院 一种碳包覆钠超离子导体Na3Fe2(PO4)3/C复合材料及其制备方法和应用
CN113991089A (zh) * 2021-11-11 2022-01-28 雅迪科技集团有限公司 钠离子电池及其制备方法
CN114050250A (zh) * 2021-11-18 2022-02-15 中国科学技术大学 一种碳包覆的磷酸铁钠钠离子电池正极材料、其制备方法及应用
CN114044504A (zh) * 2021-11-11 2022-02-15 雅迪科技集团有限公司 磷酸铁钠正极材料的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101593832A (zh) * 2009-06-29 2009-12-02 南开大学 锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的溶胶-凝胶制备方法
US20110008233A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Positive electrode active material
CN102089906A (zh) * 2008-07-09 2011-06-08 住友化学株式会社 非水电解质二次电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102089906A (zh) * 2008-07-09 2011-06-08 住友化学株式会社 非水电解质二次电池
CN101593832A (zh) * 2009-06-29 2009-12-02 南开大学 锂离子电池正极材料磷酸亚铁锂的溶胶-凝胶制备方法
US20110008233A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Positive electrode active material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANN SUN 等: "Synthesis, characterization, and electrochemical studies of chemically synthesized NaFePO4", 《MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING B》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105845974A (zh) * 2016-06-06 2016-08-10 四川国润新材料有限公司 一种钠离子电池正极材料NaFePO4/C的制备方法
CN108615855A (zh) * 2016-12-10 2018-10-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种碳包覆制备的磷酸钛钠材料及制备和应用
CN106684435A (zh) * 2016-12-27 2017-05-17 陕西科技大学 一种NaFePO4/C纳米片的制备方法
CN106684435B (zh) * 2016-12-27 2019-03-05 陕西科技大学 一种NaFePO4/C纳米片的制备方法
CN110957490A (zh) * 2019-07-30 2020-04-03 哈尔滨工业大学 一种中空结构的碳包覆磷酸铁钠电极材料的制备方法
CN111362247A (zh) * 2020-03-12 2020-07-03 东莞理工学院 一种碳包覆钠超离子导体Na3Fe2(PO4)3/C复合材料及其制备方法和应用
CN113991089A (zh) * 2021-11-11 2022-01-28 雅迪科技集团有限公司 钠离子电池及其制备方法
CN114044504A (zh) * 2021-11-11 2022-02-15 雅迪科技集团有限公司 磷酸铁钠正极材料的制备方法
CN114044504B (zh) * 2021-11-11 2023-02-28 雅迪科技集团有限公司 磷酸铁钠正极材料的制备方法
CN114050250A (zh) * 2021-11-18 2022-02-15 中国科学技术大学 一种碳包覆的磷酸铁钠钠离子电池正极材料、其制备方法及应用

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