[发明专利]双磷酸锰钠及其合成方法与在钠离子电池中的应用

权利要求书

1.一种双磷酸锰钠，其特征在于，其化学式为：Na₃Mn₂(P₂O₇)(PO₄)，材料的晶体结构属于正交晶系，空间群为P2₁2₁2₁，其晶胞参数为：

2.根据权利要求1所述的双磷酸锰钠，其特征在于，所述双磷酸锰钠是由碳包覆，碳包覆的双磷酸锰钠的化学式为Na₃Mn₂(P₂O₇)(PO₄)/C。

3.权利要求1所述的双磷酸锰钠的合成方法，其特征在于包括如下步骤：

1)混合前驱体：将钠源化合物、锰源化合物、磷源化合物，按照Na₃Mn₂(P₂O₇)(PO₄)化学式中Na、Mn和P的化学计量比混合后再经过充分的研磨或者球磨，混合均匀；所述的钠源化合物为含有钠元素的盐或碱；所述的锰源化合物为锰盐或锰的氧化物；所述的磷源化合物为磷酸盐或磷的氧化物；

2)预处理：将步骤1)均匀混合的前驱体在空气、还原性气氛或者惰性气氛下250～450℃热处理2～10h，而后随炉自然冷却后，再经过充分研磨或球磨，得到粉末状中间产物；

3)烧结反应：将步骤2)得到的粉末状中间产物在空气、还原性气氛或是惰性气氛中500～700℃处理6～72h，得到钠离子电池正极材料双磷酸锰钠。

4.根据权利要求3所述的双磷酸锰钠的合成方法，其特征在于，所述的含有钠元素的盐或碱为碳酸钠、醋酸钠、氢氧化钠、硝酸钠和氟化钠。

5.根据权利要求3所述的双磷酸锰钠的合成方法，其特征在于，所述的锰盐包括乙酸锰、碳酸锰、硫酸锰、氯化锰或草酸锰；所述的锰的氧化物包括氧化锰、三氧化二锰和二氧化锰。

6.根据权利要求3所述的双磷酸锰钠的合成方法，其特征在于，所述的磷酸盐或磷的氧化物为NH₄H₂PO₄、(NH₄)₂HPO₄、(NH₄)₃PO₄和P₂O₅。

7.根据权利要求3所述的双磷酸锰钠的合成方法，其特征在于，步骤2)和步骤3)中所述的惰性气氛的气体为氮气、氩气、二氧化碳或氦气中的一种；所述的还原性气氛的气体为Ar/H₂混合气、N₂/H₂混合气、氢气、氨气或一氧化碳中的一种。

8.根据权利要求3所述的双磷酸锰钠的合成方法，其特征在于，在步骤1)前驱体混合时或步骤2)预处理后还包括加入碳材料；制得碳包覆双磷酸锰钠；所述的含碳材料包括碳水化合物以及单质碳；所述的碳水化合物为由碳、氢、氧三种元素组成，且在高温且低于反应温度的无氧状态下裂解产生碳的有机化合物；所述碳材料的加入量为使最终剩余碳的量占正极材料重量总量的0.01～20％。

9.根据权利要求8所述的双磷酸锰钠的合成方法，其特征在于，所述的碳水化合物为蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、纤维素和淀粉中的一种或多种；所述的单质碳为乙炔黑，石墨，Super P或石墨烯的导电碳。

10.权利要求1或2所述的双磷酸锰钠作为钠离子电池正极材料的应用。