[发明专利]一种焦磷酸钴钠/碳的复合正极材料、制备及其应用

说明书

本发明公开了一种焦磷酸钴钠/碳复合正极材料，所述的焦磷酸钴钠的化合通式为Na_2‑2xCo_1+xP₂O₇，其中，0＜x≤0.25。本发明还公开了所述的复合正极材料的制备方法，按照化合通式的元素比例将钴源、钠源、磷源溶解在水中得混合液，向混合液中加入络合剂，搅拌、加热得凝胶，将所述的凝胶干燥得前驱体；将前驱体煅烧得到所述的复合正极材料。此外，本发明还提供了所述的复合正极材料用作钠离子电池正极材料的应用。本发明制备方法简单，条件温和。所制备的钠离子电池正极材料粒度均匀，形貌良好，该材料用于钠离子电池，具有高比容量、高电压，并且展示了良好的循环稳定性能。

技术领域

本发明属于钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池正极复合材料及其制 备方法。

背景技术

随着全球气候变化以及可有效使用的化石燃料的迅速减少，能量的存储与转 换已成为制约世界经济可持续发展的重要问题之一。因此，开发高效、清洁、可 持续的能量存储与转换技术迫在眉睫。在各类储能技术中，电化学储能技术是一 个重要分支。电化学储能的载体是电池，在现有储能电池体系中，锂离子电池由 于具有高电压、高比能量、长循环寿命等优势，自上世纪90年代以来在人类日 常生活中得到了越来越广泛的运用，已成为现代生活不可或缺的手机、电脑等移 动式电子设备的必备电源，并且在电动汽车、可再生能源利用以及电网储能等新 兴领域进行了广泛应用，但随着锂离子电池的不断进步与发展，一系列的隐患也 逐渐暴露在了人们的视野当中。有限的资源以及不断攀升的原料价格势必会严重 限制锂离子电池的大规模发展及应用。因此开发一种价格低廉、可持续发展的电池体系迫在眉睫。

与锂同属IA族的钠具有同锂相似的物理化学性质，钠元素地壳中丰度约为236000ppm，是锂资源的1000多倍，同时，提取相对比较容易。因此，钠离子 电池的发展则为降低二次电池成本提供了重要方向。

正极材料是钠离子电池发展的关键，但存在电压平台低、比容量不高以及寿 命欠佳等问题，开发高电压、高比容量和良好稳定性的正极材料尤为关键。 Na₂CoP₂O₇作为一种聚阴离子型钠离子电池正极材料，具有稳定三维晶体结构， 其P₂O₇^4-比PO₄^3-的聚阴离子诱导效应更强，P₂O₇^4-相比同类的PO₄^3-衍生物具有更 高的电压，且Co³⁺/Co²⁺具有较高的氧化还原电位，因此作为钠离子电池正极材 料能有效地提升电池的工作电压，提高能量密度。但该材料制备困难、杂相多、 导电性差且形貌难以控制。

发明内容

本发明第一目的在于提供一种焦磷酸钴钠/碳的复合正极材料。

本发明第二目的在于提供一种焦磷酸钴钠/碳的复合正极材料的制备方法， 旨在提供一种工艺简单、重复性好、成本低廉、环境友好的制备方法。

本发明第三目的在于提供所述的复合正极材料在钠离子电池领域的应用。

一种焦磷酸钴钠/碳的复合正极材料，为焦磷酸钴钠与碳的复合材料，所述 的焦磷酸钴钠的化合通式为Na_2-2xCo_1+xP₂O₇，其中，0＜x≤0.25。

本发明所述的复合正极材料的化学通式为Na_2-2xCo_1+xP₂O₇/C。本发明人发现， 所述的化合通式的焦磷酸钴钠具有三斜晶系结构，将其与碳复合，具有优异的电 学性能。