一种钠离子电池正极复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种高性能Na

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池正极复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于钠离子电池
，具体涉及一种钠离子电池正极复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]目前，锂离子电池已经广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑、智能电网等领域。但是全球锂资源的匮乏和分布不均导致在一定程度上限制了锂离子电池在未来的发展。由于钠资源在全球范围内的广泛分布，钠离子电池被认为是很有前途的储能装置。Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2被认为是一种有前途的钠离子电池正极材料，但是其存在导电性差、结构不稳定等缺陷，加之在充放电过程中电解液对其不断侵蚀，最终导致其倍率和循环性能较差。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供了一种高性能Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2/MXene正极复合材料及其制备方法与应用。通过本法的制备方法合成出了长寿命、高稳定性、高倍率性能的钠离子电池正极复合材料，并将其应用于钠离子电池，这将对新型储能装置的开发和新能源行业的发展具有重要的推动作用，意义重大。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一个方面，提供了一种钠离子电池正极复合材料，该钠离子电池正极复合材料钠离子电池正极复合材料包括：Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2钠离子正极材料以及均匀分布在Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2钠离子正极材料周围的MXene网络；所述MXene网络由MXene纳米片构成。
[0007]本专利技术方法的特点之一是：利用导电性高、离子扩散势垒低、易分散的二维MXene纳米片作为添加剂，提高Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2钠离子电池正极材料的性能。一方面MXene的加入可提高Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2的导电性。另一方面，分布在Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2颗粒周围的二维MXene纳米片可减少电解液与正极材料表面的直接接触，缓解了电解液对正极材料的侵蚀，增加了正极材料的结构稳定性。最终提高了Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2钠离子正极材料的性能。
[0008]本专利技术的第二个方面，提供了一种钠离子电池正极复合材料的制备方法，包括：
[0009](1)制备MXene纳米片，将制得的MXene纳米片均匀分散在无水乙醇中；
[0010](2)将Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2钠离子电池正极材料添加到分散好的MXene乙醇溶液中并超声处理，然后真空干燥即得。
[0011]导电性高、离子扩散势垒低、易分散的二维MXene纳米片可作为导电网络均匀分散在Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2钠离子电池正极材料颗粒周围。
[0012]本专利技术的第三个方面，提供了任一上述的离子电池正极复合材料在钠离子电池的应用，具体为电子产品、智能电网、电动汽车、移动储能设备制造中的应用。
[0013]由于本专利技术有效地提高了Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2钠离子电池正极材料的性能，有望在储能装置中得到广泛应用，从而推动新能源行业的发展和社会的进步。
[0014]本专利技术的有益效果在于：
[0015](1)本专利技术采用溶液分散法制备钠离子电池正极复合材料，能够有效提高复合材料的均一性。
[0016](2)本专利技术利用导电性高、离子扩散势垒低、易分散的二维MXene纳米片作为添加剂，进而形成导电网络，不仅能够有效提高钠离子电池正极材料的电导率而且能够减少电解液对正极材料的侵蚀。最终提高正极材料的性能。
[0017](3)本专利技术提出的方法具有普适性和可扩展性，可满足大规模生产的需求。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0019]图1为本专利技术实施例1
‑
9中制备Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2/MXene钠离子电池正极复合材料的流程示意图。
[0020]图2为本专利技术对比例中和实施例1中样品的X射线衍射图谱。
[0021]图3为本专利技术对比例中Na
0.67
Ni
0.33
Mn
0.67
O2钠离子电池正极材料的扫描电镜图。
[0022]图4为本专利技术实施例1中Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2/Ti3C2T
x
钠离子电池正极复合材料的扫描电镜图。
[0023]图5为对比例和实施例1中的正极在100mA/g电流密度下的循环曲线图。
具体实施方式
[0024]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0026]正如前文所述，Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2存在导电性差、结构不稳定等缺陷，加之在充放电过程中电解液对其的不断侵蚀，最终导致其倍率和循环性能较差。
[0027]因此，本专利技术提出一种提高Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2性能的改性策略，即利用导电性高、离子扩散势垒低、易分散的二维MXene纳米片作为添加剂。一方面MXene的加入可提高Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2的导电性。另一方面，分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极复合材料，其特征在于，包括：Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2钠离子正极材料；均匀分布在Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2正极材料周围的MXene网络；所述MXene网络由MXene纳米片构成。2.如权利要求1所述的钠离子电池正极复合材料，其特征在于，所述MXene纳米片为Ti3C2T
x
、V2CT
x
、Ti2NT
x
中的任意一种。3.如权利要求1所述的钠离子电池正极复合材料，其特征在于，所述MXene网络在钠离子电池正极复合材料中的质量分数为1％
‑
50％；优选的，1％
‑
20％。4.一种如上述权利要求任一项所述钠离子电池正极复合材料的制备方法，其特征在于，(1)制备MXene纳米片，将制得的MXene纳米片均匀分散在无水乙醇中，得到MXene乙醇溶液；(2)将Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯金奎，魏传亮，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：