本发明专利技术属于钠离子电池材料技术领域，公开了钠离子电池正极材料的包覆改性方法，包括以下步骤：将碳纳米角分散在磷酸盐缓冲液（PBS）中形成分散液；将钠离子电池层状正极材料均匀分散在分散液中，回流反应后，固液分离，固相经干燥得到碳纳米角包覆的正极材料；将碳纳米角包覆的正极材料放入等离子体设备中，通入含氟气体，进行等离子处理，得到包覆改性的钠离子电池正极材料。正极材料的电化学活性和电荷传输性能得到了提升，进而提高电池的比容量；且包覆层能隔绝正极材料与电解液直接接触，避免正极材料侵蚀失效，可有效提高电池的循环稳定性。性。性。
【技术实现步骤摘要】
钠离子电池正极材料及其包覆改性方法、钠离子电池
[0001]本专利技术属于钠离子电池材料
，具体涉及正极材料的改性。
技术介绍
[0002]由于钠和锂具有相似的物理和化学性质，且钠的资源丰富，钠离子电池可以替代锂离子电池成为新的储能体系。钠离子电池层状正极材料是最有可能被直接应用到钠离子电池当中，但是层状正极材料存在在空气中储存稳定性差及/或充电态电解液中晶体结构不稳定等缺点，在长循环和大电流充放电中容量衰减严重，即循环性能和倍率性能不能完全符合应用的要求，而空气中储存稳定性差则使得材料必须在严格的条件下储存和使用。对层状正极材料进行表面包覆改性是最有效的改性处理方法之一。比如，公开号为CN116404145A的专利文献公开了一种氧化铝包覆的层状钠离子正极材料及钠离子电池，有效隔绝电解液与活性材料的直接接触，抑制Mn
3+
的溶出，提升材料的循环使用寿命；比如公开号为CN112456567A的专利文献公开了：通过钒源前驱体分散悬浮于介质中，在合成钠离子正极材料过程中包覆活性氧化物，包覆层在正极材料表面分布均匀、结合紧密，提高钠离子电池正极材料的循环稳定性，并且由于表面纳米层活性氧化物对空气中CO2/H2O和电解液均具有较好的稳定性，有效提高了正极材料的空气储存稳定性和充放电循环寿命。
[0003]此外，钠离子电池层状正极材料具有极强的吸湿性，也亟待改善。
技术实现思路
[0004]本专利技术的第一目的是提供一种钠离子电池正极材料的包覆改性方法。
[0005]本专利技术的第二目的是提供一种包覆改性的钠离子电池正极材料。
[0006]本专利技术的第三目的是提供一种钠离子电池。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供以下具体的技术方案。
[0008]首先，本专利技术提供一种钠离子电池正极材料的包覆改性方法，包括以下步骤：步骤S1，将碳纳米角分散在磷酸盐缓冲液（PBS）中形成分散液；步骤S2，将钠离子电池层状正极材料均匀分散在分散液中，回流反应后，固液分离，固相经干燥得到碳纳米角包覆的正极材料；步骤S3，将碳纳米角包覆的正极材料放入等离子体设备中，通入含氟气体，进行等离子处理，得到包覆改性的钠离子电池正极材料。
[0009]在进一步的优选方案中，所述磷酸盐缓冲液的浓度为0.01
‑
0.1mol/L。
[0010]在进一步的优选方案中，所述分散液的固含量为2.5
‑
5wt%。
[0011]在进一步的优选方案中，所述钠离子电池层状正极材料为NaNi
x
Fe
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，0.2≤x≤0.5，0.1≤y≤0.4 。
[0012]在进一步的优选方案中，钠离子电池层状正极材料与碳纳米角的质量比为1：0.001
‑
0.05。
[0013]在进一步的优选方案中，所述回流反应的温度为100
‑
120℃、回流反应的时间为8
‑
12h。
[0014]在进一步的优选方案中，所述干燥的温度为60
‑
80℃、干燥的时间为18
‑
24h。
[0015]在进一步的优选方案中，含氟气体的流量为5
‑
30 sccm；等离子设备的压强为2
‑
10KPa、功率为100
‑
500W；等离子处理的时间为300~1200s；等离子处理的温度为25~45℃。
[0016]其次，本专利技术提供一种包覆改性的钠离子电池正极材料，由上述包覆改性方法制备得到。
[0017]基于同样的专利技术构思，本专利技术提供一种钠离子电池，包含上述包覆改性的钠离子电池正极材料。
[0018]本专利技术具有以下明显的有益效果：本专利技术使用的碳材料为碳纳米角，相比于石墨等其他碳材料，碳纳米角一端具有的曲率结构有利于氟碳半离子键的生成，提高放电电压和功率密度，且碳纳米角本身具有优异的导电性、超高比表面积、电磁特性、热稳定性等。
[0019]碳纳米角经氟化处理后，表面具有较多的CF2、CF3基团，包覆层表面的氟密度高，具有更低的表面张力，表面疏水性更强，能改善吸湿性，提高钠电正极材料存储稳定性。
[0020]本专利技术利用等离子体技术，通过高能含氟等离子体束参与氟化反应，形成均匀稳定的氟化材料，且等离子体法可以选择性地对碳材料进行氟化，具有可控性和处理时间短的优势。
[0021]对碳纳米角等离子氟化处理，得到包覆改性的正极材料，可以提高正极材料的电化学活性和电荷传输性能，进而提高电池的比容量；且包覆层能隔绝正极材料与电解液直接接触，避免正极材料侵蚀失效，可有效的提高电池的循环稳定性。
附图说明
[0022]图1为实施例1得到的正极材料的SEM图。
[0023]图2为实施例1
‑
3、对比例1
‑
3得到的正极材料的润湿角测试结果。
[0024]图3为实施例1
‑
3、对比例1
‑
3得到的正极材料分别组装成的电池的循环曲线。
具体实施方式
[0025]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0026]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。
[0027]除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0028]实施例1（1）将25mg碳纳米角分散在1000ml 的浓度为0.01mol/L的磷酸盐缓冲液PBS中形成分散液；（2）将2500mg钠离子电池层状正极材料NaNi
1/3
Fe
1/3
Mn
1/3
O2均匀分散在分散液中，在120℃回流反应8h后，抽滤后，固相经干燥得到2000mg碳纳米角包覆的正极材料（操作过
程存在物料损耗）；（3）将2g碳纳米角包覆的正极材料放入等离子体设备中，以10 sccm 流量通入含氟气体进行低温等离子处理，控制等离子体设备的压力为3 KPa，功率为150 W，在30℃处理600 s，得到包覆改性的钠离子电池正极材料。
[0029]图1为实施例1得到的包覆改性的钠离子电池正极材料的SEM图，从图中可以看出，样品表面包覆层薄，未改变整体层状氧化物特征。
[0030]对比例1对比例1与实施例1的区别仅在于：碳材料不是碳纳米角，而是石墨。
[0031]（1）将25mg石墨分散在1000ml 的浓度为0.01mol/L 的磷酸盐缓冲液PBS中形成分散液；（2）将2500mg钠离子电池层状正极材料NaNi
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料的包覆改性方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将碳纳米角分散在磷酸盐缓冲液中形成分散液；步骤S2，将钠离子电池层状正极材料均匀分散在分散液中，回流反应后，固液分离，固相经干燥得到碳纳米角包覆的正极材料；步骤S3，将碳纳米角包覆的正极材料放入等离子体设备中，通入含氟气体，进行等离子处理，得到包覆改性的钠离子电池正极材料。2.如权利要求1所述的钠离子电池正极材料的包覆改性方法，其特征在于，所述磷酸盐缓冲液的浓度为0.01
‑
0.1mol/L。3.如权利要求2所述的钠离子电池正极材料的包覆改性方法，其特征在于，所述分散液的固含量为2.5
‑
5wt%。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的钠离子电池正极材料的包覆改性方法，其特征在于，所述钠离子电池层状正极材料的化学通式为NaNi
x
Fe
y
Mn1‑
x
‑
y
O2，其中，0.2≤x≤0.5，0.1≤y≤0.4 。5.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟鹏，徐宝和，张宝，程磊，邓鹏，丁瑶，冯建慧，
申请(专利权)人：帕瓦长沙新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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