一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法，涉及电池材料领域，所述制备方法包括：利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材；利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料；将所述钠离子层状氧化物正极材料基材与所述钨酸钠包覆料按照预设比例混合均匀，并进行热处理，以得到包覆型钠离子层状氧化物正极材料。本发明专利技术提高充放电过程中的离子传输速率，降低钠离子扩散的阻抗，提升正极材料的倍率性能，同时，包覆层保护了正极材料的表面，提高了界面的稳定性，有利于提升正极材料的循环稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电池材料领域，具体涉及一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钠离子电池由于钠资源储量丰富、分布广、成本低等优点近年来备受关注。相较于其他类型的正极材料，层状正极材料因具有能量密度高、循环性能优异、倍率性能好等优势成为主流研究开发方向。
[0003]目前钠离子层状正极材料的改性广泛采用的手段有表面包覆，例如包覆氧化物和氟化物等，通过抑制反应过程中的相变和材料结构的变化，提高正极材料的电化学性能，应用到钠离子电池中还可以起到隔绝外界水分和电解液腐蚀的作用，但是这些包覆层导电导钠性能较差，不利于钠离子的传输，不利于提高电池的倍率性能和循环稳定性。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法，能够改善钠离子的传输，同时提高电池的倍率性能和循环稳定性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的一个技术方案为：提供一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料的制备方法，包括：利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材；利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料；将所述钠离子层状氧化物正极材料基材与所述钨酸钠包覆料按照预设比例混合均匀，并进行热处理，以得到包覆型钠离子层状氧化物正极材料。
[0007]进一步的，所述利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料的步骤包括：将钨酸和钠盐混合均匀，并使钨和钠的摩尔比为1：2；待钨酸和钠盐反应完全后进行真空烘干；将真空烘干后的物料粉碎至表征粒径的参数D50在0.1～1μm，以得到所述钨酸钠包覆料。
[0008]进一步的，所述钠盐为碳酸钠和/或氢氧化钠。
[0009]进一步的，所述真空烘干的温度为50～65℃，时间为5～15小时。
[0010]进一步的，所述预设比例为100：0.1～5的摩尔比。
[0011]进一步的，所述热处理的条件为：温度在400～750℃，时间在8～15小时。
[0012]进一步的，所述利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材的步骤，包括：将所述层状氧化物前驱体和所述钠盐混合均匀，其中所述层状氧化物前驱体的化学式为Ni
a
Mn
b
M
c
(OH)2或者Ni
a
Mn
b
M
c
CO3，其中，0≤a≤0.5, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.4, a+b+c＝
1，M为Fe
2+
、Cu
2+
和Zn
2+
中的一种或多种；将混合后的物料进行烧结及粉碎处理，得到所述钠离子层状氧化物正极材料基材的化学式为Na
x
Ni
a
Mn
b
M
c
O2，其中，0.9≤x≤1.0。
[0013]进一步的，所述烧结的条件为：温度在850～980℃，时间在8～15小时。
[0014]为实现上述目的，本专利技术采用的另一个技术方案为：提供一种根据上述技术方案所述的制备方法制得的包覆型钠离子层状氧化物正极材料。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术采用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料，再对正极材料基材进行干法包覆，利用钨酸钠良好的导电性，为钠离子扩散提供快速传输通道，有利于在充放电时提高正极材料中的离子传输速率，降低钠离子扩散的阻抗，提升材料的倍率性能，同时，包覆层保护了正极材料的表面，提高了界面的稳定性，能够有效降低正极材料表面的副反应，有利于提升正极材料的循环稳定性。其次，本专利技术采用的制备过程工艺简单，生产成本低，处理量灵活可变，具有广阔的产业化应用前景。
附图说明
[0016]此处所说明的附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1为本专利技术一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料的制备方法一实施方式的流程示意图；图2为实施例1正极材料的XRD图谱；图3为对比例/实施例1/实施例2/实施例3的倍率性能对比图；图4为对比例/实施例1/实施例2/实施例3的循环性能对比图。
具体实施方式
[0017]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本专利技术保护的范围。
[0018]在现有的钠离子层状正极材料改性广泛采用的手段有表面包覆，例如包覆氧化物和氟化物等，通过抑制反应过程中的相变和材料结构的变化，提高正极材料的电化学性能，应用到钠离子电池中还可以起到隔绝外界水分和电解液腐蚀的作用，但是这些包覆层导电导钠性能较差，不利于钠离子的传输，不利于提高电池的倍率性能和循环稳定性。
[0019]有鉴于此，本专利技术提出了一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料的制备方法，提高材料充放电过程中离子传输速率，降低钠离子扩散的阻抗，提升材料的倍率性能，同时，包覆层保护了材料的表面，提高了界面的稳定性，有利于材料循环稳定性的提升。
[0020]根据本专利技术的第一方面，一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料的制备方法，请参阅图1，该制备方法包括如下的步骤S11
‑
步骤S13。
[0021]步骤S11，利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材。
[0022]具体可将层状氧化物前驱体和钠盐混合均匀，然后进行烧结及粉碎处理。其中层
状氧化物前驱体氢氧化物或者碳酸盐体系，化学式为Ni
a
Mn
b
M
c
(OH)2或者Ni
a
Mn
b
M
c
CO3，其中，0≤a≤0.5, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.4, a+b+c＝1，M为Fe
2+
、Cu
2+
和Zn
2+
中的一种或多种，钠源包括氢氧化钠或者碳酸钠，钠盐和层状氧化物前驱体的混合比例Na/Me为0.95～1，得到的钠离子层状氧化物正极材料基材的化学式为Na
x
Ni
a
Mn
b
M
c
O2，其中，0.9≤x≤1.0。其中，烧结的条件为：温度在850～980℃，其典型但非限制的烧结温度为850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃、940℃、950℃、960℃、970℃、980℃，时间在8～15小时，其典型但非限制的反应时间为8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、15小时。
[0023]步骤S12，利用钨酸和钠盐制备粉末状的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括：利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材；利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料；将所述钠离子层状氧化物正极材料基材与所述钨酸钠包覆料按照预设比例混合均匀，并进行热处理，以得到包覆型钠离子层状氧化物正极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料的步骤包括：将钨酸和钠盐混合均匀，并使钨和钠的摩尔比为1：2；待钨酸和钠盐反应完全后进行真空烘干；将真空烘干后的物料粉碎至表征粒径的参数D50在0.1～1μm，以得到所述钨酸钠包覆料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钠盐为碳酸钠和/或氢氧化钠。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述真空烘干的温度为50～65℃，时间为5～15小时。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设比例为100：0.1～5的摩尔比。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的条件为：温度在400～750℃，时间在8～15小时。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵俐，张新龙，赵云虎，秦锦，
申请(专利权)人：南通瑞翔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：