空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料及其构筑梯度结构提高材料空气稳定性的方法技术

本发明专利技术公开了空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料及其构筑梯度结构提高材料空气稳定性的方法。通过共沉淀法，合成具有球状结构颗粒碱金属离子电池正极层状氧化物，通过调控颗粒内核至外壳间不同化学组分的比例，其中内核为高电化学组分，外壳为空气稳定性良好组分，进而获得电化学和空气稳定性皆优的电极正极材料。因此本发明专利技术的碱金属离子层状电池正极材料可通过在合成过程中对颗粒内化学组分的调制，对高性能的碱金属离子电池正极层状材料的优化设计提供新的见解，具有广阔的应用前景。

Layered oxide battery cathode materials with excellent air stability and methods for improving air stability of materials by constructing gradient structure

【技术实现步骤摘要】
空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料及其构筑梯度结构提高材料空气稳定性的方法
本专利技术属于电化学电源领域，具体涉及一类空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料及其构筑梯度结构提高材料空气稳定性的方法。
技术介绍
由于现代社会对可再生能源的利用和智能电网的推广的强烈需求，大型电化学储能系统的需求在过去的数十年中受到了极大的关注。碱金属离子电池由于能量密度高、循环寿命长等优点在储能领域占据着极为重要的地位。近年来，碱金属离子电池中层状氧化物正极材料由于具有可逆脱嵌锂、钠离子等的晶体结构、比容量高、制备方法简单以及价格低廉等一系列优势，使其得到储能领域的科学家们的深入研究，成为备受关注的焦点。然而，由于层状氧化物正极材料空气稳定性差，使得此类材料在制备之后急需置于充满惰性气体的环境下进行保护。这就导致了此类材料在实际生产过程中的运输、应用受到了极大的限制。因此，通过寻找一种可行的提高此类材料空气稳定性的方法成为推动碱金属离子电池进一步发展的关键。针对以上问题，本专利技术通过共沉淀法，利用不同金属掺杂碱金属离子电池正极层状氧化物，合成具有球状结构的颗粒，通过调控颗粒内核至外壳间不同化学组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料，其特征在于：所述正极材料为层状氧化物AxBO2‑AxMO2，其中AxBO2为内核，内核为高电化学组分，AxMO2为外壳，外壳为空气稳定性良好组分，所述A为碱金属，所述 B为具有电化学活性的过渡金属，所述M为空气稳定性优异的元素，其中0.6≤x≤2。

【技术特征摘要】
1.空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料，其特征在于：所述正极材料为层状氧化物AxBO2-AxMO2，其中AxBO2为内核，内核为高电化学组分，AxMO2为外壳，外壳为空气稳定性良好组分，所述A为碱金属，所述B为具有电化学活性的过渡金属，所述M为空气稳定性优异的元素，其中0.6≤x≤2。2.根据权利要求1所述的空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料，其特征在于：所述A选自Li、Na、K中的一种，所述B选自Fe、Co、Ni、Mn、V、Cr中的至少一种，所述M选自Cu，Li，Mg，Ca，Ba中的至少一种。3.根据权利要求1所述的空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料，其特征在于：0.67≤x≤1。4.如权利要求1所述的空气稳定性优异的层状氧化物电池正极材料的合成方法，其特征在于：其包括如下步骤：(1)将过渡金属盐按比例配制成总金属离子浓度为1.5~3mol/L的溶液1和溶液2，所述溶液1为高电化学组分所对应过渡金属盐溶液，所述溶液2为空气稳定性良好组分所对应金属溶液；(2)配制浓度为3~5mol/L的碱溶液；(3)配制浓度为3~5mol/L的络合剂溶液；(4)采用共沉淀法，将溶液1,2分别置于反应槽1,2中，通过泵体将溶液2逐渐加入到溶液1中并进行搅拌，与此同时，含有高电化学的组分溶液慢慢减少，空气稳定性良好的组分逐渐增加；同时将步骤(2)和(3)所配制的碱溶液与络合剂溶液通过泵体逐渐加入到反应槽中，调节反应温度为30~80℃，溶液PH值为7~12，搅拌速率为800~1200rpm，通过多元素同时沉淀生成化学组分呈现梯度渐变的正极层状氧化物前驱体；(5)将步骤(4)所得前驱体进行洗涤，干燥，同时将锂源、钠源或钾源化合物与前驱体中所有金属按摩尔比0.7~1.2:1均匀混合研磨，煅烧形成内核为高电化学组分，外壳为空气稳定性良好组分的球形颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚胡蓉，吕伟军，黄志高，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35