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一种硫酸铁钠正极材料及其制备方法和应用
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-08 11:59:30
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-09-14 14:48:59
本发明公开了一种硫酸铁钠正极材料及其制备方法和应用，正极材料包括硫酸铁钠和修饰硫酸铁钠的两亲分子，两亲分子的亲水端朝向所述硫酸铁钠，两亲分子的疏水端背向硫酸铁钠；两亲分子的HLB为10～16。本发明提出一种硫酸铁钠正极材料，通过在制备过程中引入亲水疏水平衡值(HLB)适中的两亲分子，使得制备的硫酸铁钠颗粒表面均匀包覆着一层两亲分子，其中两亲分子的亲水端指向硫酸铁钠，且疏水端指向外侧，从而隔离硫酸铁钠颗粒和空气的接触，保护硫酸铁钠。本发明提供的硫酸铁钠可以长期搁置在空气中，搁置12个月后的电化学性能无明显衰退。
权利要求
1.一种硫酸铁钠正极材料，其特征在于，所述正极材料包括硫酸铁钠和修饰所述硫酸铁钠的两亲分子，所述两亲分子的亲水端朝向所述硫酸铁钠，所述两亲分子的疏水端背向所述硫酸铁钠；所述两亲分子的HLB为10～16。
2.根据权利要求1所述的硫酸铁钠正极材料，其特征在于，所述两亲分子包括聚氧丙烯羊毛醇醚、聚氧乙烯水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯失水山梨醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯、聚氧乙烯氧丙烯油酸酯、聚氧乙烯羊毛脂衍生物、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单棕榈酸酯、聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯油醇醚、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯烷基酚、聚氧乙烯乙酰化羊毛脂衍生物、聚氧乙烯山梨醇羊毛脂衍生物、聚氧乙烯烷基芳基醚、聚氧乙烯单月桂酸酯、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯植物油、胆固醇醚、羊毛醇醚、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯油醇醚、聚氧乙烯甲基葡萄糖苷倍半油酸酯、聚氧乙烯羊毛醇醚、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯单硬脂酸酯
钠离子电池作为锂离子电池的补充，有望在低速电动车、通讯基站、大规模储能等领域应用。相对于锂离子电池，钠离子电池的优势在于钠资源的地壳储量丰富(2.75％)，是锂的400倍以上(0.0065％)，且全球分布均匀、提炼简单。此外，钠离子电池的内阻比锂离子电池高，在短路的情况下瞬时发热量少，温升较低，热失控温度高于锂电池，具备更高的安全性；钠离子电池的工作温度区间更宽(-40℃到80℃)，适用于极寒酷热的场景；钠离子电池的快充能力卓越，充电时间只需要10分钟左右；钠离子电池可以采用铝箔作为正负极集流体，集流体成本更低。因此，发展高效低成本钠离子电池技术具有重大意义。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
本发明中制备的硫酸铁钠正极材料装成电池后，两亲分子的疏水端可以很好的连接正极和电解液中的有机溶剂，从而增加正极-电解液之间的浸润性，为钠离子的快速传导提供有效路径。相较于其它方法，本发明提供的方案流程简单，能耗低；所制备的硫酸铁钠正极空气稳定性好，倍率性能好。
根据本发明的第四方面实施例的一种钠离子电池在二次电池领域的应用。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
技术合作
本实施例公开了一种硫酸铁钠正极材料及其制备方法，具体步骤为：
S1：取蒸馏水10升、苯10升、聚氧乙烯蓖麻油100克、硫酸钠6摩尔、七水合硫酸亚铁12摩尔，混合后得到混合液；
S2：将混合液置于40升聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜，加热到80℃，保温2小时，随后加热到180℃，保温4小时；
S3：降温至常温，经过抽滤(固液分离)、无水酒精洗涤、自然晾干，得到目标产物。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
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