本发明专利技术提供的是一种电极材料镍锰酸钠的共沉淀合成方法及镍锰酸钠电极的制备方法。（1）将镍源化合物、锰源化合物溶液相互混合后强烈搅拌配成镍锰摩尔比0.8～1.5:1的混合溶液，同时加入络合剂进行络合至PH值为7.5～8.5；（2）加入沉淀剂进行沉淀，将得到的沉淀物经过抽滤、清洗、干燥；（3）将干燥后的产物后与化学计量比的钠源化合物进行球磨混合3～10h；（4）将球磨后的混合物放入马弗炉中进行预处理以及高温煅烧得到最终产物镍锰酸钠Na2/3Ni1/3Mn2/3O2。经电化学测试，本发明专利技术材料倍率性能测试中放电比容量为195mAh/g(0.01C)，153mAh/g(0.05C)，84mAh/g(0.10C)，53mAh/g(0.20C)和49mAh/g(0.50C)。原材料来源广泛，制备容易，水系钠离子电解液成本低，环境友好。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供的是。（1）将镍源化合物、锰源化合物溶液相互混合后强烈搅拌配成镍锰摩尔比0.8～1.5:1的混合溶液，同时加入络合剂进行络合至PH值为7.5～8.5；（2）加入沉淀剂进行沉淀，将得到的沉淀物经过抽滤、清洗、干燥；（3）将干燥后的产物后与化学计量比的钠源化合物进行球磨混合3～10h；（4）将球磨后的混合物放入马弗炉中进行预处理以及高温煅烧得到最终产物镍锰酸钠Na2/3Ni1/3Mn2/3O2。经电化学测试，本专利技术材料倍率性能测试中放电比容量为195mAh/g(0.01C)，153mAh/g(0.05C)，84mAh/g(0.10C)，53mAh/g(0.20C)和49mAh/g(0.50C)。原材料来源广泛，制备容易，水系钠离子电解液成本低，环境友好。【专利说明】一种电极材料镜猛酸钠的共沉淀合成方法及镜猛酸钠电极的制备方法
本专利技术涉及的是一种电池正极材料的制备方法，具体地说是一种可用于水系电解液钠离子电容电池的正极材料镍锰酸钠Na2/3Ni1/3Mn2/302的共沉淀合成方法。本专利技术也涉及一种包括本专利技术的电池正极材料的电极的制备方法。
技术介绍
当今世界面临着日益严重的能源危机和环境问题，因此，寻求清洁可再生能源(例如:太阳能、风能、潮汐能等)与电力之间的转换和储存已经成为当今世界的重要课题。在现有的电池中，锂离子电池由于其高能量密度在便携式电子产品的领域内已经成功实现商业化生产。然而，随着锂离子电池技术的发展，对金属锂的大量需求与地球锂源资源有限的现状形成矛盾，导致金属锂的价格上涨锂离子电池的成本越来越高。印度学者WilliamTahil 在他的《The trouble with lithium:1mplications of future PHEV productionfor lithium demand》报告中直接指出:如果将来的电动汽车和混合动力汽车都采用锂离子电池驱动的话，到时将没有足够的锂来维持锂离子电池哪怕一年的生产。因此，与锂性质相似、在地球拥有丰富储量并且价格便宜的钠被选择用于开发钠离子电池。发展适合脱嵌钠离子的电极材料成为了钠离子电池发展过程中最重要的课题之一。自二十世纪七八十年代开始，层状过渡金属氧化物(Layered transition metal (TM)oxides) AxM02+y (A为碱金属，M为过渡金属)受到了广泛的关注,它由M06八面体通过共边的方式层层叠起构成层状结构，碱金属离子可在M06构成的层与层之间进行可逆的脱出与嵌入。在表征过渡金属氧化物结构时，用O和P表不碱金属在八面体和三方柱面体的配位环境；数字3或2描述一个重复堆垛单元中的碱金属层数；0’ 3和P’ 2表示03和P2堆积方式中存在单斜畸变。Delmas团队首次对碱金属离子嵌入/脱出过程中结构的可逆转变方面进行了报道，结果表示:相转变过程03 — O’ 3 — P’ 3经常发生，然而P2相与P3、03不同，P2的相转变需要η /3的M06八面体旋转并且M-O键发生断裂，因此P2相在电化学反应中通常能保持自身的结构不变。需要特别说明的是，在P2_Na2/3Ni1/3Mn2/302(简写为ΝΝΜ0)的充电过程中，当材料中的钠含量低于1/3时，P2相会逐渐转变成能量更低的02相，但是P2和02之间的相转变是可逆的。并且，研究表明P2相的NNMO中的2/3Na+可以实现可逆的嵌入/脱出，因此NNMO是一种很有前景的可用于二次钠离子电池的新型正极材料。目前钠离子电池有机系电解液常用的溶质为NaC104、NaTFSI以及NaPF6,常用的有机溶剂有PC、EC、DMC、DME、DEC、THF、三甲醇二甲醚以及它们之间的混合物。有机系电解液存在成本高、安全性差、有毒的缺点。然而选择水系电解液，在保持客观的比容量的同时，可以真正实现当今世界对电池低成本、高安全性以及对环境友好的要求。具体可参见文献Huilin Pan, Yong-Sheng Hu andLiquan Chen.Room-temperature stationary sodium-1on batteries for large-scaleelectric energy storage.Energy&Environmental Science, 2013，6，2338-2360.和Zhonghua Lu，and J.R.Dahn.1n Situ X-Ray Diffraction Study of P2_Na2/3 O2.Journal of The Electrochemical Society, 148 (11), A1225-A1229.以及 C.Delmas，J.J.BraconnierjC.Fouassier and P.Hagenmuller.Electrochemical intercalation ofsodium in NaxCo02bronzes.Solid State 1nics, 1981，3-4，165 - 169。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够制备出颗粒呈现纳米级薄片状形貌的产品的电极材料镍锰酸钠的共沉淀合成方法。本专利技术的目的还在于提供一种镍锰酸钠电极的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的:本专利技术的用于水系电容电池的电极材料镍锰酸钠的共沉淀合成方法包括如下步骤:(I)将镍源化合物、锰源化合物溶液相互混合后强烈搅拌配成镍锰摩尔比0.8~1.5:1的混合溶液，同时加入络合剂进行络合至PH值为7.5~8.5 ;(2)加入沉淀剂进行沉淀，将得到的沉淀物经过抽滤、清洗、干燥；(3)将干燥后的产物后与化学计量比的钠源化合物进行球磨混合3~IOh ;(4)将球磨后的混合物放入马弗炉中进行预处理以及高温煅烧得到最终产物镍锰酸纳 Na2/3Ni ι/3Μη2/302 ο所述的镍源化合物为硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、醋酸镍以及其他二价镍化合物中的一种。所述锰源化合物为硫酸锰、硝酸锰、二氯化锰、醋酸锰以及其他二价锰化合物中的一种。所述钠源化合物为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠。所述络合剂为氨水或尿素。所述沉淀剂为氢氧化钠或碳酸钠。所述将球磨后的混合物放入马弗炉中进行预处理以及高温煅烧是指:在空气氛围中，马弗炉中预处理温度为300°C~500°C，预处理的时间为2h~12h ;高温煅烧温度为750°C~850°C，煅烧时间为12h~48h。本专利技术的镍锰酸钠电极的制备方法为:聚偏氟乙烯、乙炔黑、镍锰酸钠Na273Nil73Mn273O2按照质量比10%:10%:80%的比例混合制成电极膏体，将所述电极膏体涂覆在碳布上并在50~100°C下干燥，在IMPa下压片，碳布以镍丝固定制成镍锰酸钠电极。以镍锰酸钠电极为工作电极，以碳棒为对电极,饱和甘汞电极为参比电极，lmol/L硫酸钠水溶液为电解液，一起组装成三电极体系钠离子电池。本专利技术是以镍源化合物、锰源化合物通过共沉淀法制得镍锰氢氧化物前驱体，然后将干燥后的前驱体与钠源化合物球磨混合，干燥之后在空气气氛下进行预处理、煅烧最终得到产物P2相Na2/3Ni1/3Mn2/302 (缩写为ΝΝΜ0)。通过合成可以可逆脱嵌Na+的P2构型的新型电极材料ΝΝΜ0，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电极材料镍锰酸钠的共沉淀合成方法，其特征是包括如下步骤：（1）将镍源化合物、锰源化合物溶液相互混合后强烈搅拌配成镍锰摩尔比0.8～1.5:1的混合溶液，同时加入络合剂进行络合至PH值为7.5～8.5；（2）加入沉淀剂进行沉淀，将得到的沉淀物经过抽滤、清洗、干燥；（3）将干燥后的产物后与化学计量比的钠源化合物进行球磨混合3～10h；（4）将球磨后的混合物放入马弗炉中进行预处理以及高温煅烧得到最终产物镍锰酸钠Na2/3Ni1/3Mn2/3O2。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹殿学，张莹，姜雪，史楠楠，刘佳，王贵领，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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