一种正极材料及其制备方法和钠离子电池技术

本发明专利技术涉及钠离子电池技术领域，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和钠离子电池。本发明专利技术的一种正极材料，包括普鲁士蓝基体，以及依次包覆于所述普鲁士蓝基体表面的第一包覆层和第二包覆层；形成所述第一包覆层的材料包括单宁酸的聚合物；形成所述第二包覆层的材料包括十六胺、十八胺、磷酸十八酯、N

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料及其制备方法和钠离子电池


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体而言，涉及一种正极材料及其制备方法和钠离子电池。

技术介绍

[0002]普鲁士蓝(PB)是钠离子电池的重要正极材料，一般可用Na
x
M
a
M
’
b
(CN)6·
zH2O，其中，0<x<2，0<a<1，0<b<1，z>0，M和M
’
代表过渡金属。普鲁士蓝正极材料具有理论容量高、间隙位大、化学组分可调、结构稳定性好等优势，展现出非常优异的电化学性能；同时该材料具有廉价、无毒无害、制备简单、能耗低等优势，是钠离子电池研究中非常具有商业化应用前景的正极材料。
[0003]普鲁士蓝作为钠离子电池正极材料还有一些问题亟待解决。普鲁士蓝通常是用简单的化学沉淀法制备，导致材料结构中存在空位缺陷和结晶水，其中结晶水由吸附水、间隙水和配位水组成。结构中的结晶水会对电极材料和电解液带来严重的负面影响，如影响钠离子迁移、与电解液发生副反应、产气影响电池安全等问题。虽然通过高温热处理，材料中的大部分吸附水和间隙水可被去除，但暴露在空气下，脱水后的普鲁士蓝会快速吸水，具有较强的吸湿性。而在钠离子电池的制造过程中，普鲁士蓝要经历制浆、涂布、辊压、切片、卷绕/叠片、注液、化成、封装等过程，这些过程中涂布、辊压、切片、卷绕/叠片大都暴露在空气环境中，由于普鲁士蓝的吸湿特性导致极片的加工性能差，所吸附的水分将严重影响其储钠性能和电池安全性。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种正极材料，能够在不影响普鲁士蓝电化学性能的基础上抑制材料的吸湿性，从而有效提高正极材料在空气中的存储稳定性和电化学性能。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种上述正极材料的制备方法，步骤简单，适合大规模工业化生产。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种钠离子电池，包括上述正极材料，其具有优异的电化学性能。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种正极材料，包括普鲁士蓝基体，以及依次包覆于所述普鲁士蓝基体表面的第一包覆层和第二包覆层；
[0010]形成所述第一包覆层的材料包括单宁酸的聚合物；
[0011]形成所述第二包覆层的材料包括十六胺、十八胺、磷酸十八酯、N
‑
苯基双三氟甲烷磺酸亚胺、1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸硫醇中的至少一种。
[0012]本专利技术还提供了如上所述的正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0013]将单宁酸、甲醛、铵根离子、第一溶剂和水混合，得到含有单宁酸的前驱体溶液；
[0014]普鲁士蓝基体和所述含有单宁酸的前驱体溶液进行第一反应，得到PB@TA；
[0015]所述PB@TA、形成第二包覆层的材料和第二溶剂进行第二反应，得到所述正极材料。
[0016]本专利技术还提供了一种钠离子电池，包括如上所述的正极材料。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0018]1、本专利技术提供的正极材料，通过对普鲁士蓝基体进行双层包覆，在不影响电化学性能的基础上，有效解决了普鲁士蓝正极材料易吸湿的问题，有效提高了正极材料在空气中的储存性和电化学性能。
[0019]2、本专利技术提供的正极材料的制备方法，能够在普鲁士蓝基体的表面均匀包覆两层包覆层，有效抑制了材料的吸湿性，步骤简单。
[0020]3、本专利技术的正极材料用于钠离子电池中，在保证钠离子电池具有优异循环性能和倍率性能的基础上，提高了在高湿度环境下的储存性能。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术实施例1的PB和PB@TA@ODA的XRD图。
[0023]图2为本专利技术实施例1的PB@TA@ODA的SEM图。
[0024]图3为本专利技术实施例1的PB和PB
‑
7D的TG曲线。
[0025]图4为本专利技术实施例1的PB@TA@ODA和PB@TA@ODA
‑
7D的TG曲线。
[0026]图5为本专利技术采用实施例1的PB制得正极极片的润湿角光学照片。
[0027]图6为本专利技术采用实施例1的PB@TA@ODA制得正极极片的润湿角光学照片。
[0028]图7为本专利技术分别采用实施例1的PB和PB@TA@ODA制得的钠离子电池的充放电曲线。
[0029]图8为本专利技术采用实施例1的PB和PB@TA@ODA制得的钠离子电池的循环曲线。
[0030]图9为本专利技术采用实施例1的PB
‑
7D和PB@TA@ODA
‑
7D制得的钠离子电池的充放电曲线。
[0031]图10为本专利技术采用实施例1的PB
‑
7D和PB@TA@ODA
‑
7D制得的钠离子电池的循环曲线。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列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，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。基于本专利技术中的实施例，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂
或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0033]第一方面，本专利技术的一些实施例中提供了一种正极材料，包括普鲁士蓝基体，以及依次包覆于普鲁士蓝基体表面的第一包覆层和第二包覆层；
[0034]形成第一包覆层的材料包括单宁酸的聚合物；
[0035]形成第二包覆层的材料包括十六胺、十八胺、磷酸十八酯、N
‑
苯基双三氟甲烷磺酸亚胺、1H,1H,2H,2H
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全氟癸基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H
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全氟癸硫醇中的至少一种。
[0036]本专利技术的正极材料，单宁酸的聚合物均匀、完整地包覆在普鲁士蓝基体表面形成第一包覆层，即单宁酸聚合物层；第二包覆层包覆在第一包覆层的表面，与第一包覆层之间通过化学键相连。
[0037]本专利技术的正极材料，通过对普鲁士蓝基体的表面进行双层包覆，使普鲁士蓝基体的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括普鲁士蓝基体，以及依次包覆于所述普鲁士蓝基体表面的第一包覆层和第二包覆层；形成所述第一包覆层的材料包括单宁酸的聚合物；形成所述第二包覆层的材料包括十六胺、十八胺、磷酸十八酯、N
‑
苯基双三氟甲烷磺酸亚胺、1H,1H,2H,2H
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全氟癸基三乙氧基硅烷和1H,1H,2H,2H
‑
全氟癸硫醇中的至少一种。2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述普鲁士蓝基体的化学式为Na
x
M
a
M
’
b
(CN)6·
zH2O；式中，M和M
’
各自独立地选自Ni、Cu、Fe、Mn、Co和Zn中的至少一种，0<x<2，0<a<1，0<b<1，z>0；和/或，所述正极材料的粒径为200～300nm。3.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述第一包覆层的厚度为3～4nm。4.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述第二包覆层的厚度为1～2nm。5.权利要求1～4任一项所述的正极材料的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张五星，彭嘉钰，刘世琦，付伟，晏益志，陈世涛，邓志斌，吴玉林，
申请(专利权)人：湖北万润新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：