一种正极材料及其制备方法、正极片、钠离子电池以及用电设备技术

本发明专利技术公开了一种正极材料，所述正极材料的分子式为M

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法、正极片、钠离子电池以及用电设备


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体涉及一种正极材料及其制备方法、正极片、钠离子电池以及用电设备。

技术介绍

[0002]在钠离子电池的各种正极材料中，O3相层状氧化物由于其在全电池中可以提供足够的钠、电化学活性高、理论比容量高和易于合成的优点而受到广泛关注。然而，比容量低和循环性能差等问题限制O3相层状氧化物的实际应用。
[0003]因此，如何提高O3相层状氧化物正极材料的循环性能和比容量就成为了钠离子电池相关技术中的关键问题之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是提供一种正极材料，该正极材料可以提高O3相层状氧化物正极的比容量和全电池循环性能，同时能够良好的补偿全电池损失的初始库伦效率。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术第一方面提供了一种正极材料，所述正极材料的分子式为M
x
/ Na
y
T
M
O2，其中：M为介孔硅基分子筛，0.01≤x≤1；0.8＜y≤1，T
M
选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Li中的一种或者多种。
[0006]进一步地，所述介孔硅基分子筛包括FSM
‑
16、MCM
‑
41、MCM
‑
48、MCMSO、SBA
‑
1、SBA
‑
2、SBA<br/>‑
3、SBA
‑
15中的一种或多种。
[0007]进一步地，所述Na
y
T
M
O2为NaNi
a
Fe
b
Mn
c
O2，0≤a,b,c≤1，且a+b+c=1。
[0008]进一步地，所述正极材料的D50粒径为0.01～66.85 μm。
[0009]进一步地，所述正极材料的比表面积为0.01～20.55 m2/g。
[0010]进一步地，所述正极材料的水含量为0.01%～0.78%。
[0011]本专利技术第二方面提供了一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：S1. 将介孔硅基分子筛、Na
y
T
M
O2混合后，压制成压坯；S2. 将所述压坯进行热等静压烧结，得到所述正极材料；其中，步骤S1中，0.8＜y≤1，T
M
选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Li中的一种或者多种。
[0012]进一步地，步骤S1中，所述介孔硅基分子筛与所述Na
y
T
M
O2的摩尔比为0.01～1 : 1。
[0013]进一步地，步骤S1中，所述介孔硅基分子筛包括FSM
‑
16、MCM
‑
41、MCM
‑
48、MCMSO、SBA
‑
1、SBA
‑
2、SBA
‑
3、SBA
‑
15中的一种或多种。
[0014]进一步地，步骤S1中，所述Na
y
T
M
O2为NaNi
a
Fe
b
Mn
c
O2，0≤a,b,c≤1，且a+b+c=1。
[0015]进一步地，步骤S1中，所述混合为通过研磨的方式混合。
[0016]进一步地，步骤S1中，所述压制的压力为10～15 MPa。
[0017]进一步地，步骤S1中，所述NaNi
a
Fe
b
Mn
c
O2的第一种制备方法为：a. 将钠盐与金属盐混合，搅拌均匀；所述金属盐包括镍盐、铁盐和锰盐中的至少一种；b. 将步骤a得到的混合物进行烧结处理，得到所述NaNi
a
Fe
b
Mn
c
O2；其中，步骤a中：所述钠盐包括氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸氢钠、硝酸钠、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、硫化钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硝酸钠、氯酸钠、高铁酸钠、氟化钠、溴化钠、碘化钠中的至少一种。
[0018]进一步地，步骤a中，所述镍盐包括氧化镍、硫酸镍、氯化镍、氨基磺酸镍、溴化镍、羰基镍中的至少一种。
[0019]进一步地，步骤a中，所述铁盐包括氧化亚铁、氧化铁、硫酸铁、氯化铁、硝酸铁、草酸亚铁中的至少一种。
[0020]进一步地，步骤a中，所述锰盐包括氧化锰、高锰酸钾、锰酸钾中的至少一种。
[0021]进一步地，步骤a中，所述钠盐与金属盐的摩尔比为0.05～1.25 : 0.01～1。
[0022]进一步地，步骤b中：所述烧结的温度为800～1200℃，所述烧结的时间为0.5～48 h。
[0023]进一步地，步骤S1中，所述NaNi
a
Fe
b
Mn
c
O2的第二种制备方法为：c. 将钠盐与前驱体盐混合，搅拌均匀；d. 将步骤c得到的混合物进行烧结处理，得到所述NaNi
a
Fe
b
Mn
c
O2；其中，步骤c中：所述钠盐包括碳酸钠、氢氧化钠、氧化钠、过氧化钠、磷酸钠、硫酸钠、磷酸二氢钠、硫酸二氢钠、苯酚钠中的至少一种。
[0024]进一步地，步骤c中，所述前驱体盐包括氧化镍、氧化锰、氧化铁、氧化镍铁、氧化锰铁、氧化镍锰、氧化镍铁锰、氢氧化镍、氢氧化铁、氢氧化锰、氢氧化镍铁、氢氧化锰铁、氢氧化镍锰、氢氧化镍铁锰中的至少一种。
[0025]进一步地，步骤c中，所述钠盐与前驱体盐的摩尔比为0.01～1.25 : 0.01～1。
[0026]进一步地，步骤d中：所述烧结的温度为800～1200℃，所述烧结的时间为0.5～48 h。
[0027]进一步地，步骤S2中，所述热等静压烧结的温度为300～800℃，所述热等静压烧结的压力为100～500Mpa。
[0028]本专利技术第三方面提供了一种正极片，包括前述的正极材料或前述的制备方法制备得到的正极材料。
[0029]本专利技术第四方面提供了一种钠离子电池，包括前述的正极片。
[0030]本专利技术第五方面提供了一种用电设备，包括前述的钠离子电池。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1. 本专利技术的正极材料中，通过在O3相层状氧化物中引入介孔硅基分子筛，其大尺寸的蜂窝状通道为离子扩散提供了新的稳定且安全的路径，加快离子扩散速率，有利于提高O3相层状氧化物电池的循环性能。
[0032]2. 本专利技术通过热等静压烧结，极大的提升了复合材料的本征致密度，不仅有利于
提升复合材料的比容量，而且致密度的提升缩短了离子迁移距离，因此也有利于全电池循环性能的提升。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种正极材料，其特征在于，所述正极材料的分子式为M
x
/ Na
y
T
M
O2，其中：M为介孔硅基分子筛，0.01≤x≤1；0.8＜y≤1，T
M
选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Li中的一种或者多种。2.根据权利要求1所述的一种正极材料，其特征在于，所述介孔硅基分子筛包括FSM
‑
16、MCM
‑
41、MCM
‑
48、MCMSO、SBA
‑
1、SBA
‑
2、SBA
‑
3、SBA
‑
15中的一种或多种；和/或，所述Na
y
T
M
O2为NaNi
a
Fe
b
Mn
c
O2，0≤a,b,c≤1，且a+b+c=1；和/或，所述正极材料的D50粒径为0.01～66.85 μm；和/或，所述正极材料的比表面积为0.01～20.55 m2/g；和/或，所述正极材料的水含量为0.01%～0.78%。3.一种正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 将介孔硅基分子筛、Na
y
T
M
O2混合后，压制成压坯；S2. 将所述压坯进行热等静压烧结，得到所述正极材料；其中，步骤S1中：0.8＜y≤1，T
M
选自Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Li中的一种或者多种。4. 根据权利要求3所述的一种正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述介孔硅基分子筛与所述Na
y
T
M
O2的摩尔比为0.01～1 : 1；和/或，所述介孔硅基分子筛包括FSM
‑
16、MCM
‑
41、MCM
‑
48、MCMSO、SBA
‑
1、SBA
‑
2、SBA
‑
3、SBA
‑
15中的一种或多种；和/或，所述Na
y
T
M
O2为NaNi
a
Fe
b
Mn
c
O2， 0≤a,b,c≤1，且a+b+c=1；和/或，所述混合为通过研磨的方式混合；和/或，所述压制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迪，董英男，张继宗，蒋绮雯，司煜，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：