Sb掺杂Na制造技术

本发明专利技术涉及一种Sb掺杂Na

【技术实现步骤摘要】
Sb掺杂Na
0.67
Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料的制备方法


[0001]本专利技术属于钠离子电池正极材料领域，尤其涉及一种Sb掺杂Na
0.67
Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料的制备方法。

技术介绍

[0002]锂资源的储量有限和分布不均使锂离子电池难以满足快速增长的应用需求，因此开发资源更加丰富、成本更为低廉的新型储能二次电池作为锂离子电池的替代品已迫在眉睫。与之相比，钠在地壳中具有更高的丰度(约占地壳储量的2.64％，而锂仅占0.006％)，此外，钠离子电池相对锂离子电池具有更高的安全性。因此，钠离子电池被认为在未来可以取代锂离子电池成为新一代的能量储存装置并应用于大规模储能领域。
[0003]层状金属氧化物由于具有丰富的氧化还原电对、可调节的化学组成以及良好的电化学活性，而成为有应用前景的钠离子电池正极材料。目前，金属离子掺杂层状金属氧化物正极材料已经被研究，如：单斜相NaNiO2的电化学性质，Vassilaras P、Ma X H、Li X等，电子化学学会杂志，2013，160(2)：215；高性能p2型过渡金属氧化物正极材料，Luo C，Langrock A，Fan X L，Liang Y J等，材料化学杂志A，2017，5(34)：18214。但是由于钠离子的半径较大，在充放电过程中晶体结构会造成较大的不可逆形变，且在高电压下易发生结构坍塌，导致单过渡金属层状氧化物的循环性能较差。因此需要进行多元金属掺杂，进而提升正极材料的循环倍率性能。故找到合适的金属离子来解决性能问题已经成为现在的研究热点。
[0004]最近研究表明多元金属掺杂是提高电化学性能的有效方法，其中掺杂过渡金属元素可以提供充放电平台，进而提升材料的充放电容量，掺杂非电化学活性的金属元素可以起到保护结构，平滑充放电曲线等作用。然而多元层状金属氧化物的制备步骤往往比较复杂，耗时较长，并且制备条件要求苛刻，很难大量生产。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种Sb掺杂Na
0.67
Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料的制备方法，减少制备步骤，满足大量生产要求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种Sb掺杂Na
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Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)制备前驱体：将碳酸钠、氧化锰、氧化铁、氧化镁、三氧化二锑按摩尔比(0.6～0.7)：(0.45～0.55)：(0.35～0.45)：(0.01～0.1)：(0.01～0.1)放入玛瑙研钵中，研磨3～5h；
[0009]2)将前驱体放置管式炉中，在空气气氛下800～900℃煅烧12～16h，冷却至室温。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0011]本专利技术摒弃了需要在水相中合成共沉淀的实验条件，通过成本较低的物理研磨方法较为简便的制备前驱体，节省了时间和人力成本。与Na
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Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.1
O2正极材料相比，
通过掺杂Sb，增大了正极材料的层间距，同时稳定了整体的层状结构，显著提升了电化学性能。Na
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Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料应用于钠离子半电池的正极材料中，在电流密度为20mA/g，首圈放电容量为144.22mAh/g，在循环100圈后储钠容量为71.6mAh/g(理论容量为171.67mAh/g)，这表明Na
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Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料在电化学储能方面具有可观的应用前景。
附图说明
[0012]图1是Na
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Mn
0.5
Fe
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Mg
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Sb
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O2正极材料的制备流程图。
[0013]图2是Na
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Mn
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Fe
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Mg
0.05
Sb
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O2正极材料的SEM图。
[0014]图中，(a)是Na
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Mn
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Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料放大10K倍后的SEM图；(b)是Na
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Mn
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Fe
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Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料放大2K倍后的SEM图。
[0015]图3是Na
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Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料的EDS扫描图。
[0016]图4是Na
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Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.1
O2和Na
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Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料的XRD图。
[0017]图5是Na
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Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.1
O2和Na
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Mn
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Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料在衍射角2θ为15
°
～16
°
之间的XRD图。
[0018]图6是Na
0.67
Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.1
O2和Na
0.67
Mn
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Fe
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Sb
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O2正极材料的循环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Sb掺杂Na
0.67
Mn
0.5
Fe
0.4
Mg
0.05
Sb
0.05
O2正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备前驱体：...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卫民，张展豪，任思琪，李建科，牟远，王坤，徐桂英，莫宝庆，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：