本發(fā)明涉及電極材料的，具體涉及一種鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著全球電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，電動汽車動力電池的產(chǎn)能成為了限制電動汽車發(fā)展的瓶頸。電池正極材料主要采用三元鋰電池，但由于碳酸鋰價格持續(xù)高漲，大力發(fā)展鈉離子電池成為現(xiàn)在的熱門方向。一方面是因為鈉資源十分豐富，不會成為限制發(fā)展的資源；另一方面是因為鈉資源便宜，碳酸鈉價格為3000~5000元/噸，而碳酸鋰價格為90000~150000元/噸，相比碳酸鋰，碳酸鈉具有很大的價格優(yōu)勢。此外，雖然鈉離子的半徑雖然要大于鋰離子，但其斯托克斯半徑要小于鋰離子，在電解液中的傳輸速度要快于鋰離子，因而其低溫和倍率性能要優(yōu)于鋰離子電池。

2、現(xiàn)有鈉離子電池正極材料種類較多，正在研究和開發(fā)的有100多種，但主流的鈉離子正極材料有鎳鈷錳三元鈉電正極材料、硫酸鐵鈉正極材料、聚陰離子型鈉電正極材料、普魯士系列鈉電正極材料等。鈉離子正極材料和鈉離子電池正處于產(chǎn)業(yè)化和高速發(fā)展階段，正極材料路線尚未完全定型。從市場未來發(fā)展來看，隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈的形成，未來鈉離子電池將在動力和儲能兩個市場起著舉足輕重的作用。

3、現(xiàn)有鈉電正極材料的制備存在工藝流程長，能耗高，生產(chǎn)成本高，制備出的材料壓實密度和容量偏低等缺點。例如專利cn115863570a中采用兩步法制備了硫酸鐵鈉正極材料。其先采用硫酸鈉、硫酸鐵、硫酸氧釩、尿素為原料在130~150℃下采用高溫高壓水熱反應(yīng)1~2h制備得到黃鈉鐵釩。第二步采用制得的黃鈉鐵釩、硫酸鈉、磷酸和碳酸氫銨為原料經(jīng)過球磨、噴霧干燥，然后在400~550℃下煅燒6~9h制得硫酸鐵鈉正價材料。其制備的工藝流程長，工藝較復(fù)雜，第一步黃鈉鐵釩的制備為水熱法，需要采用壓力容器，且制備結(jié)晶溫度較高（130~150℃），第二步需要采用球磨、噴霧干燥、高溫煅燒等能耗高、耗時長的工藝，工藝流程長、能耗高、不利于產(chǎn)業(yè)化。此外，制備出的硫酸鐵鈉正極材料壓實密度偏低（2.0~2.2g/cc），0.1c放電容量也偏低(100~110mah/g)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中鈉電正極材料的制備存在工藝流程長，能耗高，生產(chǎn)成本高，制備出的材料壓實密度和容量偏低等缺點的問題，本發(fā)明提供一種鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，以解決上述問題。本發(fā)明采用鐵源、鈉源、硫酸/硫酸鹽等原料，在較低溫度下沉淀結(jié)晶，制備出結(jié)晶度高的硫酸鐵鈉正極材料。本發(fā)明具有工藝流程短，工藝簡單、能耗低，易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點，且制備出的硫酸鐵鈉正極材料具有壓實密度高（2.42-2.47g/cc）、0.1c放電容量高（128-130mah/g）等優(yōu)點。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、一種鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，包括以下步驟：

4、（1）分別配制鐵源的水溶液和鈉源的水溶液，備用；然后往鐵源的水溶液中加入酸；

5、（2）將鈉源水溶液加入到鐵源水溶液中，制得漿料；

6、（3）加入氧化劑，再加入堿液調(diào)節(jié)ph值到3~5；

7、（4）90~100℃下結(jié)晶反應(yīng)3~5h，反應(yīng)后產(chǎn)物經(jīng)洗滌烘干后，得到鈉電正極材料硫酸鐵鈉；

8、所述鐵源為硫酸亞鐵、硝酸亞鐵，草酸亞鐵或氯化亞鐵中的至少一種；所述鈉源為磷酸一氫鈉、磷酸二氫鈉、磷酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉或硫酸氫鈉中的至少一種；所述酸為濃硫酸、硝酸、鹽酸或次氯酸中的一種；并且，鐵源、鈉源和酸中至少一方含有硫酸根或硫酸氫根。

9、進一步的，所述步驟（2）中，漿料中鈉、鐵和硫酸根與硫酸氫根總和的摩爾比為1:3:2.0~2.5。

10、進一步的，所述步驟（2）中，鈉源水溶液加入鐵源水溶液的時間為50~90min；優(yōu)選為70min。

11、進一步的，所述步驟（2）中，鈉源水溶液加入到連續(xù)攪拌的鐵源水溶液中，攪拌速率為100~600?rpm。

12、進一步的，所述步驟（3）中，氧化劑為雙氧水、氧氣、空氣、臭氧、過氧乙酸或高錳酸鉀的至少一種。

13、進一步的，所述步驟（3）中，堿液為氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸氫二鈉或磷酸三鈉中的至少一種。

14、進一步的，所述步驟（4）中，結(jié)晶反應(yīng)時進行攪拌，攪拌速度為100~600?rpm。

15、進一步的，所述步驟（4）中，烘干溫度為100~150℃，烘干時間為5~10h。

16、本發(fā)明的有益效果在于：

17、本發(fā)明采用鐵源、鈉源、硫酸/硫酸鹽等為原料，在較低溫度（90~100℃）下的沉淀結(jié)晶反應(yīng)制備出硫酸鐵鈉正極材料，具有工藝流程短，能耗低，易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點，且制備出的硫酸鐵鈉正極材料具有壓實密度高、容量高等特點。

技術(shù)特征：

1.一種鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，漿料中鈉、鐵和硫酸根與硫酸氫根總和的摩爾比為1:3:2.0~2.5。

3.如權(quán)利要求1所述的鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，鈉源水溶液加入鐵源水溶液的時間為50~90min。

4.如權(quán)利要求1所述的鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，鈉源水溶液加入鐵源水溶液的時間為70min。

5.?如權(quán)利要求1所述的鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中，鈉源水溶液加入到連續(xù)攪拌的鐵源水溶液中，攪拌速率為100~600?rpm。

6.如權(quán)利要求1所述的鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，氧化劑為雙氧水、氧氣、空氣、臭氧、過氧乙酸或高錳酸鉀的至少一種。

7.如權(quán)利要求1所述的鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中，堿液為氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸氫二鈉或磷酸三鈉中的至少一種。

8.?如權(quán)利要求1所述的鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）中，結(jié)晶反應(yīng)時進行攪拌，攪拌速度為100~600?rpm。

9.如權(quán)利要求1所述的鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）中，烘干溫度為100~150℃，烘干時間為5~10h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種鈉電正極材料硫酸鐵鈉的制備方法，屬于電極材料的技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：（1）分別配制鐵源的水溶液和鈉源的水溶液，備用；然后往鐵源的水溶液中加入酸；（2）將鈉源溶液加入到鐵源溶液中，制得漿料；（3）加入氧化劑，再加入堿液調(diào)節(jié)pH值到3~5；（4）90~100℃下結(jié)晶反應(yīng)3~5h，反應(yīng)后產(chǎn)物經(jīng)洗滌烘干后，得到鈉電正極材料硫酸鐵鈉。本發(fā)明采用鐵源、鈉源、硫酸/硫酸鹽等為原料，在較低溫度下的沉淀結(jié)晶反應(yīng)制備出硫酸鐵鈉正極材料，具有工藝流程短，能耗低，易于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點，且制備出的硫酸鐵鈉正極材料具有壓實密度高、容量高等特點。

技術(shù)研發(fā)人員：李智,梁富忠,鄧子昭,龐偉,童功松
受保護的技術(shù)使用者：新洋豐農(nóng)業(yè)科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12