1.本发明提供一种满足高倍率放电循环性能的钠离子电池Na2/3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2正极材料的可控调控方法,其技术方案是:第一、在常温环境中,按照Na2/3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2的化学计量比Na∶Mn∶Fe∶Co=2/3∶1/2∶
1/4∶1/4,准确称取分析纯碳酸钠、三氧化二锰、三氧化二铁及碳酸钴高纯粉末,总物料质量为20.0000g,将上述四种反应原料粉末转移至容积为200ml的行星式球磨罐中;研磨球为直径 和 的304材质不锈钢球, 与 的重量比为2∶1;研磨球与物料总重量比为10∶1;并加入10~100mL分析纯乙醇,盖紧球磨罐后放入球磨机内,球磨循环工作程序为先正转10min、其反转10min、再暂停10min,以100~2000rpm转速持续球磨30~
300min;
第二、将行星式球磨机的物料转移至恒温鼓风干燥箱中,设定干燥温度60~80℃干燥
24小时;将此第二步干燥后的粉末混合物,用压片机压实成圆片,压片后厚度为10mm、模具压片压力为10~20MPa,压片模具的直径为10~50mm;压实后的粉体材料置于长度150mm、内径20mm的高纯刚玉舟中,送入高温微波烧结炉的恒温区中心,然后以5~8℃/min升温速率在500~1100℃条件下Ar气体气氛中连续进行微波烧结保温1~12小时,待微波辐射加热反应结束后将设备冷却至室温,即可得到钠离子电池Na2/3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2正极材料;由此工艺所得Na2/3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2材料为纯相材料、无杂质、表面光滑,且结晶度高;
第三、将第二步骤获得的Na2/3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2正极材料烧结后圆片粉碎工艺:称量Na2/
3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2正极材料烧结后圆片10.0000g,置于剪切力机械打磨粉碎机的粉碎罐中心,同时添加0.2000~0.5000克高导电性石墨烯超细粉末,该石墨烯粉体的比表面积为
1800m2g-1,其石墨烯由厚度为6~11nm薄片组装而成;设定剪切力粉碎机的转速15000~
29000rpm,打磨设备总功率为500~1200W,设备打磨时间为10~40min,粉碎罐外部温度为
25~50℃;便获得表面包覆厚度为10nm的石墨烯材料的Na2/3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2超细粉末,该粉末的平均直径为15~25μm;
第四、将第三步骤所得新型正极材料组装成钠离子电池:将石墨烯表面包覆的Na2/
3Mn1/2Fe1/4Co1/4O2球形粉末为活性物质、聚偏氟乙烯PVDF为粘合剂、乙炔黑SP为导电剂,该三种材料的重量比为8∶1∶1,充分搅拌材料至物料均匀,精确称量电池材料总质量2.0000g;添加电池级N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂,其添加溶剂重量是电池粉末材料总重量的10倍,充分搅拌粉末物料和溶剂;将材料和溶剂全部转移至行星式球磨机中,研磨球为直径5mm的304材质不锈钢球,设定球料比为20∶1,球磨转速为500rpm;循环运转的程序为正转10min-反转
10min-暂停10min;材料总研磨时间为1~4小时,得到黑色粘稠浆料;使用涂布机将粘稠黑色浆料涂布在超薄铝箔上,其中铝箔厚度为25微米;将涂敷正极浆料的铝薄放置于真空干燥箱,加热温度为120℃保温24小时,得到钠离子电池的正极膜电极;负极采用厚度为0.5~
1.0mm的高纯钠片,装配多孔Celgard电池隔膜1层;有机电解液组成为0.8~1.0mol/L六氟磷酸钠溶质、溶剂为碳酸乙烯酯EC和碳酸二乙酯DEC混合物,EC∶DEC的体积比为1∶1;电池组装过程在双工位惰性氩气气氛的手套箱中组装钠离子电池;电池于25℃恒温环境中放置1天以稳定电池电压;而后在武汉蓝电公司Land 5V100mA恒流放电设备上测试0.02、0.05、
0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0C在不同电流密度的容量保持率;测试表明:使用本发明专利制备的材料获得良好比容量和结构稳定性,具有创新性、实用性及新颖性。