一种过渡金属氧化物材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种过渡金属氧化物材料及其制备方法。本发明专利技术提供的过渡金属氧化物材料的制备方法包括如下步骤：在熔盐熔融的条件下，将钠源与含氧的过渡金属源的混合物，经高温烧结，制得所述过渡金属氧化物材料Na

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属氧化物材料及其制备方法
本专利技术涉及一种过渡金属氧化物材料及其制备方法。
技术介绍
随着科技的迅猛发展，日常生活中人们对于电力资源的依赖性大幅度提升。因此规模化储能设备显得至关重要，绿色环保、资源丰富、成本低廉的钠离子电池技术有希望成为未来储能应用的中流砥柱。然而钠离子电池也存在很多挑战，目前最关键的是寻找具有高容量且稳定的电极材料。层状过渡金属氧化物NaxMeO2(Me为过渡金属)具有层状结构(主要有P2和O3型)，过渡金属氧化物的每一个晶胞呈八面体，其共边的片层形成氧层，层间距较大有利于钠离子脱嵌，因此是较为理想的储钠材料，被应用在钠离子电池正极材料。目前层状过渡金属氧化物材料主要采用高温固相法制备，将钠盐和过渡金属氧化物混合后高温烧结而成。但这种传统方法得到的NaxMeO2产物存在杂相且形成纳米颗粒团聚的二次多晶颗粒，由于比表面积大，副反应较多，在长期的充放电循环过程中，二次颗粒结构容易开裂破坏，从而降低循环稳定性能，严重地限制了它在钠离子电池正极材料方面的应用。中国专利技术专利申请CN109301238A公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡金属氧化物材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：/n在熔盐熔融的条件下，将钠源与含氧的过渡金属源的混合物，经高温烧结，制得所述过渡金属氧化物材料Na

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属氧化物材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
在熔盐熔融的条件下，将钠源与含氧的过渡金属源的混合物，经高温烧结，制得所述过渡金属氧化物材料NaxMeO2；所述高温烧结的温度为700-1000℃，所述高温烧结的时间为10-15h；所述熔盐为钼酸钠；所述钠源选自碳酸钠和/或氢氧化钠；
其中，Me选自过渡金属元素中的一种或多种。


2.如权利要求1所述的过渡金属氧化物材料的制备方法，其特征在于，所述钠源为碳酸钠；
和/或，所述含氧的过渡金属源选自过渡金属氧化物或在700℃以下可生成过渡金属氧化物的过渡金属源，例如过渡金属氢氧化物或过渡金属碳酸盐，较佳地为过渡金属氧化物；
和/或，所述过渡金属选自锰、镍和钛中的一种或多种，例如选自锰、镍和钛中的两种，较佳地为锰和镍；
当过渡金属为Mn时，所述含氧的过渡金属源较佳地选自锰的氧化物、锰的氢氧化物或锰的碳酸盐，例如二氧化锰或碳酸锰，更佳地为二氧化锰；
当过渡金属为Ni时，所述含氧的过渡金属源较佳地选自镍的氧化物、镍的氢氧化物或镍的碳酸盐，例如为氢氧化镍、氧化镍或碳酸镍，更佳地为氢氧化镍；
当过渡金属为Ti时，所述含氧的过渡金属源较佳地为二氧化钛，更佳地为纳米级二氧化钛；
和/或，所述钠源的摩尔数为0.01～0.02mol，较佳地为0.0102～0.0153mol；
和/或，所述熔盐的摩尔数与所述含氧的过渡金属源的总摩尔数之比为1：(2～4)，较佳地为1∶3；其中，所述含氧的过渡金属源的摩尔数较佳地为0.02～0.03mol，例如0.0205或0.0267mol；
和/或，所述熔盐的摩尔数为0.01mol；
和/或，所述过渡金属氧化物材料的晶型包括P2型Na2/3MeO2或O3型NaMeO2；其中，P2型Na2/3MeO2较佳地为Na2/3Ni1/3Mn2/3O2，O3型NaMeO2较佳地为NaNi1/3Mn1/2Ti1/6O2；
当所述过渡金属氧化物材料为P2型时，所述过渡金属氧化物材料的制备方法中的原料较佳地由碳酸钠、二氧化锰、氢氧化镍和钼酸钠组成；
当所述过渡金属氧化物材料为O3型时，所述过渡金属氧化物材料的制备方法的原料较佳地由碳酸钠Na2CO3、二氧化锰、氢氧化镍、纳米二氧化钛和钼酸钠组成；
和/或，所述过渡金属氧化物材料的制备方法中的原料还包括掺杂的金属元素N，所述N选自Al、Fe、Li、Ti、Zn、Cu和Mg中的一种或多种，例如Al、Fe、Li、Ti和Mg中的一种或多种，再例如Al、Fe、Li、Ti或Mg，较佳地为Al、Fe、Ti或Mg；其中，
所述掺杂的金属元素N的原料来源较佳地为纳米级材料，例如纳米级氧化铝或纳米级二氧化钛；
所述掺杂的金属元素N的摩尔数较佳地为0.00167或0.005mol；
当Me选自过渡金属中的两种且掺杂金属元素N时，制得所述过渡金属氧化物材料用化学通式Nax(TyMzN1-y-z)O2表示；其中，T、M分别为过渡金属元素Me中的一种；
其中，x是指钠元素的摩尔数相对于T、M和N的总摩尔数之比，x的取值范围是：0<x≤1，较佳地为0<x≤0.8，例如1/3、2/3或1；
y是指T元素的摩尔数相对于T、M和N的总摩尔数之比，y的取值范围是：0≤y≤1，较佳地为0≤y≤1/3，例如1/3、2/9或1/6；
z是指M元素摩尔数相对于T、M和N的总摩尔数之比，z的取值范围是：0≤z≤1，较佳地为0≤z≤2/3，例如1/3、1/9、2/3、2/9或1/6；
较佳地，所述Nax(TyMzN1-y-z)O2选自Na2/3Ni2/9Al1/9Mn2/3O2或Na2/3Ni...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜美丹，廖小珍，李林森，钱冠男，马紫峰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31