[发明专利]一种钠离子电池正极材料用Cu

说明书

一种钠离子电池正极材料用Cu₃(PO₄)₂/Cu₂P₂O₇复合材料的制备方法，包括：将可溶性磷酸盐溶解于去离子水中，制成浓度为0.2~0.4 mg/mL的磷酸盐溶液；调节磷酸盐溶液浓度至pH值为3~6；按氧化铜、磷酸盐质量比(3‑5):5，向前述溶液中加入计量好的氧化铜；充分搅拌后，冷冻为结实的固体；冷冻干燥；充分研磨；将前述产物均匀铺在反应容器内，置于真空管式炉内，在氩气保护气氛，800~1000℃条件下保温1~3h，保温结束后待其自然冷却到室温，即得到Cu₃(PO₄)₂/Cu₂P₂O₇复合材料。本发明原料廉价易得，且无需球磨过程，能耗低、制备工艺简单，本发明制备材料表现出高的首次放电容量。

技术领域

本发明属于电池正极材料技术领域，具体涉及一种钠离子电池正极材料用Cu₃(PO₄)₂/Cu₂P₂O₇复合材料的制备方法。

背景技术

在能源的储存与转换设备中，与锂离子电池相比，钠离子电池凭借钠的资源丰度大、安全性能强等优点已成为非常具有竞争力的二次电池。根据材料类型不同，电池正极材料可分为过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、六氰金属化合物和有机化合物这四种类型，其中聚阴离子化合物由于其结构多样且稳定、操作电压高等优点，受到科研工作者的关注。聚阴离子化合物磷酸铜依靠充放电过程中与Na⁺发生转化反应提供能量，有研究表明，磷酸铜作为钠离子电池正极材料时，理论比容量达423 mAh·g^-1。本发明主要涉及一种钠离子电池正极材料用Cu₃(PO₄)₂/Cu₂P₂O₇复合材料的制备方法。

发明内容

为了满足上述需求，本发明的目的是提供一种钠离子电池正极材料用Cu₃(PO₄)₂/Cu₂P₂O₇复合材料的制备方法。所述的正极材料为磷酸铜和焦磷酸铜的复合相，化学式为Cu₃(PO₄)₂/Cu₂P₂O₇。本发明通过溶解再结晶的方式得到混合均匀的原料，再结合真空管式炉对前驱物进行热处理，即得Cu₃(PO₄)₂/Cu₂P₂O₇复合电极材料。与现有技术相比，本发明原料廉价易得，且无需球磨过程，能耗低、制备工艺简单，将此复合材料应用于钠离子电池时表现出高的首次放电容量。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种钠离子电池正极材料用Cu₃(PO₄)₂/Cu₂P₂O₇复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1）以质量比为(3-5):5的比例称取氧化铜与可溶性磷酸盐（磷酸铵、磷酸钠、磷酸钾），首先将一定量可溶性磷酸盐溶解于去离子水中，超声20 - 90 min，制成浓度为0.2mg/mL - 0.4 mg/mL的溶液，记为A；

2）将超声后的溶液的pH调节至3 - 6，再将一定量氧化铜加入溶液A中，在磁力搅拌器上搅拌0.5 - 3 h，之后将其倒于培养皿中，放入冰箱中冷冻12 - 24 h，得到结实的固体，记为B；