一种复合包覆型钠离子电池正极材料制造技术

本发明专利技术涉及一种复合包覆型钠离子电池正极材料，所述复合包覆型钠离子电池正极材料包括层状材料Na

【技术实现步骤摘要】
一种复合包覆型钠离子电池正极材料


[0001]本专利技术属于钠离子电池正极材料
，尤其涉及一种复合包覆型钠离子电池正极材料。

技术介绍

[0002]随着人类社会的快速发展，传统能源被不断的消耗，一方面会引发能源危机，更重要的是对环境造成了严重的伤害，如温室效应和大气雾霾问题。越来越多的国家开始大力发展可再生的清洁能源，如风能、太阳能，地热能等，但其间歇性、不稳定性等特点制约了其发展，而电化学储能则可以高效的将电能转化成化学能进行储存，并可以再次转化成电能进行输出。因此，作为储能系统中的关键零部件一具有高容量、高效率的锂离子电池引起了人们广泛的关注与研究，但是，锂在地壳中的含量只有0.0065％，且有70％分布在南美洲，受到了资源和地域的限制，并且随着新能源汽车的蓬勃发展，势必会引起锂价的大幅波动，如从2021年3月至2022年3月，碳酸锂价格由87000元涨至480000元，涨幅高达450％，已严重影响了锂离子电池的健康发展。因此，不受资源限制、高安全性与高循环稳定性的钠离子电池再次引起了人们的广泛关注与研究。
[0003]目前钠离子电池的正极材料主要有聚阴离子化合物、普鲁士蓝类化合物和层状氧化物，其中，层状氧化物由于其较高的比容量以及近似于锂离子电池正极材料的结构而最受关注。通常，层状氧化物正极材料中包含Mn和Ni，然而在电池在充放电过程中，处于高氧化价态的Ni会与电解液发生副反应，破坏电解液的功能；Mn会发生歧化反应，造成Mn溶出，这两种因素叠加在一起会加速电池失效。因此，需要对层状氧化物正极材料进行表面包覆，提升材料表面的稳定性能。
[0004]当前对层状氧化物钠离子电池正极材料进行表面包覆，采用的包覆层主要是金属氧化物(氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硼等)。然而，由于金属氧化物的电子导电性较差，因此，对层状氧化物钠离子电池正极材料采用金属氧化物包覆后，影响了材料电性能的有效发挥。

技术实现思路

[0005]基于上述问题，本专利技术提供一种既能有效抑制层状氧化物钠离子电池正极材料与电解液之间的副反应及材料中锰溶出，又能保证良好导电性能的复合包覆型钠离子电池正极材料。
[0006]具体地，本专利技术提供的一种复合包覆型钠离子电池正极材料包括层状材料Na
p
Ni
x
Mn
y
M1‑
x
‑
y
O2‑
z
F
z
以及包覆在层状材料Na
p
Ni
x
Mn
y
M1‑
x
‑
y
O2‑
z
F
z
表面的复合包覆层，其中M是掺杂元素，由式∑W
i
B
i
表示，i是大于0的自然数，B
i
是除Ni、Mn之外的元素，W
i
是元素B
i
在总掺杂剂组合中的占比，使得∑W
i
＝1，M的化合价为N，且+2＜N＜+4；0.6＜p＜1.05，0.3≤x≤0.8，0.1≤y≤0.6，0＜z≤0.1。
[0007]本专利技术的复合包覆型钠离子电池正极材料中掺杂元素M为Co、Ti、Mg、Fe、Cu、Ca、
Sr、Sn、Zn、Y、Nb、Sb、W、Bi中的两种或两种以上元素的组合。
[0008]本专利技术的复合包覆型钠离子电池正极材料中复合包覆层由B2O3、碳、Al2O3、ZrO2组成，其中：
[0009]硼(B)占整个复合包覆型钠离子电池正极材料的0.02％～0.15％；
[0010]碳(C)占整个复合包覆型钠离子电池正极材料的0.01％～1.50％，且碳选自碳纳米管、SP导电炭黑、石墨烯中的一种或两种以上；
[0011]铝(A1)占整个复合包覆型钠离子电池正极材料的0.01％～0.10％；
[0012]锆(Zr)占整个复合包覆型钠离子电池正极材料的0.01％～0.10％。
[0013]专利技术效果
[0014]本专利技术的复合包覆型钠离子电池正极材料既能在充放电过程中有效抑制材料与电解液之间的副反应及材料中锰溶出，又能使材料保持良好导电性能。本专利技术的复合包覆型钠离子电池正极材料表现出良好的电化学性能及循环稳定性。
附图说明
[0015]图1是实施例1和对比例1的钠离子电池正极材料的循环性能对比图。
[0016]图2是实施例2和对比例2的钠离子电池正极材料的循环性能对比图。
[0017]图3是实施例3和对比例3的钠离子电池正极材料的放电性能对比图。
[0018]图4是实施例4和对比例4的钠离子电池正极材料的放电性能对比图。
具体实施方式
[0019]实施例
[0020]实施例1
[0021]将52.46g Na2CO3、83.90g Ni
0.89
Mn
0.11
(OH)2、3.99g Fe2O3、2.92g Mg(OH)2、0.42g NaF进行混合，通过高温固相反应合成、粉碎、过筛，得到材料NaNi
0.8
Mn
0.1
(Fe
0.5
Mg
0.5
)
0.1
O
1.99
F
0.01
。
[0022]称取100g得到的材料NaNi
0.8
Mn
0.1
(Fe
0.5
Mg
0.5
)
0.1
O
1.99
F
0.01
与0.150g B2O3、0.100g碳纳米管、0.076g Al2O3(纳米级)、0.014g ZrO2(纳米级)混合均匀，高温热处理，得到复合包覆型钠离子电池正极材料NaNi
0.8
Mn
0.1
(Fe
0.5
Mg
0.5
)
0.1
O
1.99
F
0.01
，其中B含量为0.049％，C含量为0.099％，Al含量为0.040％，Zr含量为0.012％。
[0023]应用：利用制备的复合包覆型钠离子电池正极材料NaNi
0.8
Mn
0.1
(Fe
0.5
Mg
0.5
)
0.1
O
1.99
F
0.01
制作成扣式电池测试电性能，其中电极组分重量比例为复合包覆型钠离子电池正极材料：导电剂(乙炔黑)：粘结剂(PVDF)＝94∶3∶3；负极采用钠片。该扣式电池的循环性能如图1所示。
[0024]实施例2
[0025]将31.80g Na2CO3、72.29g Ni
0.375
Mn
0.625
(OH)2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合包覆型钠离子电池正极材料，其特征在于，包括层状材料Na
p
Ni
x
Mn
y
M1‑
x
‑
y
O2‑
z
F
z
以及包覆在层状材料Na
p
Ni
x
Mn
y
M1‑
x
‑
y
O2‑
z
F
z
表面的复合包覆层，其中M是掺杂元素，由式∑W
i
B
i
表示，i是大于0的自然数，B
i
是除Ni、Mn之外的元素，W
i
是元素B
i
在总掺杂剂组合中的占比，使得∑W
i
＝1，M的化合价为N，且+2＜N＜+4；0.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世国，乔少华，苑青松，
申请(专利权)人：无锡钠科能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：