一种钠离子电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钠离子电池正极材料及其制备方法。钠离子电池正极材料包括内核和至少两层包覆层，所述包覆层包覆在内核外；所述内核为钠离子正极材料，所述包覆层为碳包覆层和硼包覆层。前述的硫酸铁钠正极材料的制备方法包括如下步骤：将钠离子正极材料的原料与第一层包覆层的原料混合球磨获得第一复合前驱体；将第一复合前驱体进行第一次热处理得到第一包覆正极材料；第一包覆正极材料与第二层包覆层的原料混合球磨得到第二复合前驱体；将第二复合前驱体经过第二次热处理得到第二包覆正极材料。本发明专利技术的钠离子电池正极材料在内核表面包覆至少两层包覆层，包覆层起到保护钠离子类化合物不被氧化的作用，从而提高了正极材料的放电性能。的放电性能。的放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及正极材料的
，具体涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，全球环境问题日益严峻，对于新型可再生能源的开发已经迫在眉睫。锂离子电池作为最具发展前景的可持续能源，凭借其高度的安全性、高能量密度、长使用寿命等优点，已被广泛应用于各种便携式移动设备、电动汽车以及能源存储等多领域。由于全球锂资源极度分布不均以及现今快速大量的消耗，其生产及使用成本必然受到极大的影响。因此，钠离子电池因其广泛的钠资源分布，在全球储能领域受到了广泛的研究与关注。
[0003]目前钠离子电池的正极材料主要有层状氧化物类、聚阴离子类和普鲁士蓝类等。其中聚阴离子类由于具有开放的骨架结构、能量较低的离子迁移途径以及可调的电压范围在钠离子电池正极材料中具有显著优势。尤其是硫酸铁钠类正极材料，因为具有较低的生产成本和较高的工作电压而被广泛关注。但是该类材料的放电性能较差，大大限制了其使用。
[0004]CN 109192982A公开了一种碳包覆硫酸铁钠正极材料的制备方法，能够提高材料的电化学性能，但这种方式使用简单的固相包覆，难以在表面形成均匀的包覆层，且包覆层在循环过程中容易脱落，导致容量保持率不佳。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中无包覆的硫酸铁钠类正极材料的放电性能较差，现有包覆的硫酸铁钠类正极材料的容量保持率不佳的缺陷。
[0006]为此，本专利技术提供一种钠离子电池正极材料，包括内核和至少两层包覆层，所述包覆层包覆在内核外；所述内核为钠离子正极材料，所述包覆层为碳包覆层和硼包覆层。
[0007]进一步地，所述包覆层为内外两层，其中内层的包覆层为硼包覆层，外层的包覆层为碳包覆层。
[0008]进一步地，所述硼包覆层的原料为硼源，所述硼源为被包覆材料的质量的0.05
‑
1wt％。
[0009]进一步地，所述碳包覆层的原料为碳基材料，所述碳基材料和被包覆材料的质量比为1:(4
‑
9990)。
[0010]进一步地，所述硼源选自氧化硼、硼酸和硼酸盐中的至少一种；
[0011]和/或，所述碳基材料选自石墨烯、碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑中的至少一种。
[0012]进一步地，所述内核为硫酸铁钠类正极材料。
[0013]本专利技术还提供前述的一种钠离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0014]将钠离子正极材料的原料与第一层包覆层的原料混合球磨获得第一复合前驱体；
[0015]将第一复合前驱体进行第一次热处理得到第一包覆正极材料；
[0016]第一包覆正极材料与第二层包覆层的原料混合球磨得到第二复合前驱体；
[0017]将第二复合前驱体经过第二次热处理得到第二包覆正极材料。
[0018]进一步地，所述钠离子正极材料的制备原料包括硫酸钠和硫酸铁，所述硫酸钠和硫酸铁的摩尔比为1:(1
‑
2)。
[0019]进一步地，所述球磨次数为两次以上，每次球磨时间为20
‑
30min，球磨总时间为0.1
‑
48h；
[0020]和/或，球磨时的球料比均为(0.02
‑
50):1；
[0021]和/或，球磨时的自转速率均为200
‑
1000r/min，公转速率均为100
‑
600r/min。
[0022]进一步地，第一次热处理的烧结温度为280
‑
400℃，烧结时间为3
‑
36h；
[0023]和/或，第二次热处理的烧结温度为300
‑
400℃，烧结时间为3
‑
36h。
[0024]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0025]1.本专利技术提供的一种钠离子电池正极材料，在内核表面包覆至少两层包覆层，包覆层起到保护钠离子正极材料不被氧化的作用，从而提高了正极材料的放电性能。
[0026]2.本专利技术提供的一种钠离子电池正极材料，以包覆在内核外的硼包覆层作为内包覆层，以包覆在硼包覆层外的碳包覆层作为外包覆层，硼包覆层不仅可以提高硫酸铁钠类正极材料的导电性能和结构稳定性，而且在硼包覆层的作用下，碳包覆层和硫酸铁钠类化合物(Na
x
Fe
y(
SO4)
δ
)内核之间的相互作用得到增强，使得碳包覆层实现均匀包覆，有效提高了正极材料的容量，具有优异的容量保持率。
附图说明
[0027]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。
[0028]图1为本专利技术实施例1
‑
2、对比例1
‑
2的容量保持率的图。
具体实施方式
[0029]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。
[0030]实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
[0031]导电炭黑为SP导电炭黑，购自天津亿博瑞。
[0032]实施例1
[0033]本实施例提供一种硫酸铁钠正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0034]S1、取七水硫酸亚铁通入氮气在300℃下干燥10h获得无水硫酸亚铁，将硫酸钠和无水硫酸亚铁按照摩尔比1:1.5称量混合获得混合物，加入混合物质量0.8wt％的硼酸，接
着进行高能球磨24次，每次球磨时间为20min，球磨时的球料比为5:1，球磨自传速率为300r/min，公转速率为500r/min，球磨总时间为8h；
[0035]将球磨后的物料置于箱式炉内，在氮气保护气氛下于330℃烧结10h；烧结后的物料粉碎成粉末；
[0036]S2、粉碎后的物料和导电炭黑按照质量比为61.5:1加入球磨罐中进行高能球磨24次，每次球磨时间为20min，球磨时的球料比为5:1，球磨自传速率为300r/min，公转速率为500r/min，球磨总时间为8h；
[0037]将球磨后的物料置于箱式炉内，在氮气保护气氛下于350℃烧结10h；烧结后的物料粉碎成粉末。
[0038]实施例2
[0039]本实施例提供一种硫酸铁钠正极材料的制备方法，包括如下步骤：
[0040]S1、取七水硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料，其特征在于，包括内核和至少两层包覆层，所述包覆层包覆在内核外；所述内核为钠离子正极材料，所述包覆层为碳包覆层和硼包覆层。2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料，其特征在于，所述包覆层为内外两层，其中内层的包覆层为硼包覆层，外层的包覆层为碳包覆层。3.根据权利要求1或2所述的一种钠离子电池正极材料，其特征在于，所述硼包覆层的原料为硼源，所述硼源为被包覆材料的质量的0.05
‑
1wt％
。
4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种钠离子电池正极材料，其特征在于，所述碳包覆层的原料为碳基材料，所述碳基材料和被包覆材料的质量比为1:(4
‑
9990)。5.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极材料，其特征在于，所述硼源选自氧化硼、硼酸和硼酸盐中的至少一种；和/或，所述碳基材料选自石墨烯、碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑中的至少一种。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的一种钠离子电池正极材料，其特征在于，所述内核为硫酸铁钠类正极材料。7.权利要求1
‑
6任一项所述的一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将钠离子正极材料的原料与第一层包覆层的原料混...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏寒，许开华，陈玉君，施杨，邢利生，桑雨辰，陈官华，汪浩波，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司格林美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：