[发明专利]一种制备碳包覆的磷酸铁钠材料的方法

说明书

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；