[发明专利]一种锰基钠超细粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锰基钠的制备方法，具体涉及一种锰基钠超细粉体的制备方法。

背景技术

钠离子电池由于采用储量丰富的钠元素制作电极材料或者电解液，比锂离子电池具有成本优势，近年来受到了研究者的广泛关注；尤其是其低成本的优势特别迎合风电、光伏等新能源电网大规模储能的需要，蕴藏着巨大的市场应用前景。

钠离子电池的原理与锂离子电池的相似，通过充放电过程中钠离子的“摇椅”式的往复运动来实现电能与化学能之间的转换；也类似于锂离子电池，钠离子电池正极材料的性质对电池的充放电性能与循环寿命起着决定性的作用。目前，正在研究的具有嵌钠功能的钠离子电池正极材料主要包括Na_xMO₂(0<x≤1, M=Co, Mn, Ni)、 λ-MnO₂、Li_xNa_yMn_2-xAl_zO₄(0≤x<1.1, 0≤y<1, 0≤x+y<1.1且0≤z<0.1)、NaV(PO₄)F 和 Na_xM_yFe(CN) ₆(M=Fe,Co,Ni，0<x≤1, 0<y≤1)等；其中，层状结构的NaMnO₂由于化学性质稳定、制备方法简单、原料来源丰富等优点，近来在水系钠离子电池的研究中备受关注。A new cheap asymmetric aqueous supercapacitor : Activated carbon // NaMnO₂ ( Q.T.Qu et al. Journal of Power Sources, 194(2009) P1222-1225 )公开了一种由活性炭和NaMnO₂组成的钠离子混合电池，表现出较高的比能量和循环稳定性。美国专利申请US20090253025A1也公开了一种以活性炭和NaMnO₂作为电极、Na₂SO₄作为电解质构成的钠离子混合电池。

具有层状结构的NaMnO₂通常是采用固相反应方法制备的，Electrochemical Properties of Monoclinic NaMnO₂ ( Xiaohua Ma et al. Journal of the Electrochemical Society, 158(12) A1307-1302(2011) )公开了一种NaMnO₂的制备方法，是将具有化学计量比的Na₂CO₃和Mn₂O₃先进行研磨混合，然后在700℃的温度下进行热处理，最后在Ar气流下处理一段时间用来除去未反应的氧化物；采用这种固相反应方法尽管可以获得较高纯度的晶相，但是较高的热处理温度不利于制备出小尺寸、大比表面积的超细粉体。

为了得到小晶粒的NaMnO₂粉体，美国专利US 6511647B1公开了一种溶胶-凝胶制备方法，将Na₂CO₃溶液加入到乙酰丙酮锰（II）溶液中形成棕色沉淀，之后采用旋转蒸发法除去溶剂，再将得到的棕色固体研磨干燥，最后在670℃下热处理8小时后得到了比固相反应法得到的晶粒尺寸小的NaMnO₂粉体。但是，由于该方法中大量使用了有机金属盐及有机溶剂，并不利于大规模化工业生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锰基钠超细粉体的制备方法，降低NaMnO₂粉体的晶粒尺寸，增大其比表面积，从而获得高的电化学活性，同时满足规模化工业生产的需要。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种锰基钠超细粉体的制备方法，包括如下步骤：

（1）按照Na : Mn摩尔比等于1的比例将含钠无机化合物、含钠表面活性剂和含锰化合物混合均匀得到原料混合物，其中Na的摩尔数是含钠无机化合物中Na的摩尔数与含钠表面活性剂中Na的摩尔数之和。