一种正极材料制造技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，具体涉及一种正极材料及包括该正极材料的正极片和钠离子电池

【技术实现步骤摘要】
一种正极材料、正极片和钠离子电池


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种正极材料及包括该正极材料的正极片和钠离子电池
。

技术介绍

[0002]由于钠资源丰富
、
成本低等原因，钠离子电池重新进入了工程师们的开发视野，且近年来在产业化应用上取得了较大的突破，具有广泛的应用前景
。
钠离子电池工作原理与锂离子电池类似，属于摇椅式二次离子电池，主要是利用钠离子在正负极之间的来回脱嵌以实现能量的储存与释放
。
[0003]在正极材料端，有三大类材料可作为钠离子电池的正极材料，分别为过渡金属氧化物
、
聚阴离子化合物和普鲁士蓝类似物
。
其中，聚阴离子化合物具有高的结构稳定性，表现出优异的循环稳定性和倍率性能，且在低温环境下具有高的容量保持率
。
但材料在充放电过程中的热稳定性和化学稳定性直接影响了电池的循环性能和安全性能
。
[0004]因此，专利技术一种稳定性高，尤其是在脱钠态下的结构稳定性高的正极材料非常重要
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种正极材料以及包括该正极材料的正极片和钠离子电池
。
本专利技术的正极材料稳定性高，尤其是在脱钠态下的结构稳定性
(
包括热稳定性和化学稳定性
)
高；包括本专利技术正极材料的正极片具有较高的分解温度，结构稳定性高；包括本专利技术正极片的电池循环稳定性高和安全性能高
。
[0006]本专利技术的专利技术人发现，通过提高正极材料的稳定性，尤其是脱钠状态下的结构稳定性，能够提高正极片的分解温度，从而提高电池的循环稳定性和安全性
。
[0007]本专利技术的专利技术人进一步深入研究发现，为了提高正极材料的稳定性，尤其是脱钠状态下的结构稳定性，可以通过调整正极材料的化学结构，使正极材料的稳定性提升
。
本专利技术的专利技术人经过大量深入研究筛选出了可以提高稳定性的具有特定化学结构的正极材料
。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种正极材料，所述正极材料包括化学式为
Na
c
Fe3‑
x
M
y
(PO4)
a
(P2O7)
b
的聚阴离子化合物，其中，
M
为掺杂元素，
M
包括
Al、Ti、V、Co、Mn、Cu、Mg、Zn、Li、K、Ca、Ba、Sr、B、Cr、Zr、Sn、Mo、Ru、Si、Sb、Nb
和
Te
中的一种或多种，且
0≤x≤1
，
0≤y≤1
，
a:b
＝
(0
‑
4):1
，
3.8≤c≤4.5
；在所述正极材料的
TG
测试曲线中，在
400℃
[0009]‑
600℃
至少存在一个增重峰；在所述正极材料的
TG
测试曲线中，在
400℃
[0010]‑
500℃
存在第一增重峰
。
[0011]在一实例中，以所述碳包覆的聚阴离子化合物的总重量为基准，碳含量为
0.5wt
％
‑
4wt
％，优选为
1wt
％
‑
2.5wt
％
。
[0012]本专利技术第二方面提供了一种正极片，该正极片包括本专利技术第一方面所述的正极材料
。
[0013]本专利技术第三方面提供了一种钠离子电池，该钠离子电池包括本专利技术第一方面所述的正极材料和
/
或本专利技术第二方面所述的正极片
。
[0014]通过上述技术方案，本专利技术与现有技术相比至少具有以下优势：
[0015]由于本专利技术的正极片材料的稳定性高，尤其是在脱钠态下的结构稳定性高，从而提高了正极片的分解温度，使正极片在循环过程中的稳定性提升，进而提高了电池的循环稳定性，同时提高了电池的热稳定性，使电池的安全性能提升
。
[0016]本专利技术的其它特点和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明
。
附图说明
[0017]图1所示为本专利技术实施例1中包括具有碳包覆层的聚阴离子化合物的正极材料的
TG
测试曲线
。
[0018]图2所示为本专利技术另一实施例中包括具有碳包覆层的聚阴离子化合物的正极材料的
TG
测试曲线
。
[0019]图3所示为本专利技术实施例1中正极材料的
XRD
谱图
。
[0020]图4所示为本专利技术的图3中
A
的放大图
。
[0021]图5所示为本专利技术实施例1中正极材料的扫描电镜图
。
[0022]图6所示为本专利技术实施例1的放电比容量测试图
。
具体实施方式
[0023]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明
。
应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术
。
[0024]本专利技术第一方面提供了一种正极材料，所述正极材料包括化学式为
Na
c
Fe3‑
x
M
y
(PO4)
a
(P2O7)
b
的聚阴离子化合物，其中，
M
为掺杂元素，
M
包括
Al、Ti、V、Co、Mn、Cu、Mg、Zn、Li、K、Ca、Ba、Sr、B、Cr、Zr、Sn、Mo、Ru、Si、Sb、Nb
和
Te
中的一种或多种，且
0≤x≤1
，
0≤y≤1
，
a:b
＝
(0
‑
4):1
，
3.8≤c≤4.5
；在所述正极材料的
TG
测试曲线中，在
400℃
‑
600℃
至少存在一个增重峰；在所述正极材料的
TG
测试曲线中，在
400℃
‑
500℃
存在第一增重峰
。
[0025]在所述正极材料的
TG
测试曲线中，在
400℃
‑
600℃(
例如，
400℃、450℃、500℃、550℃、600℃)
可以至少存在一个增重峰
。
在
400℃
‑
600℃
至少存在一个增重峰，表示至少有一个增重峰的最大峰值对应的温度位于
400℃
‑<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，所述正极材料包括化学式为
Na
c
Fe3‑
x
M
y
(PO4)
a
(P2O7)
b
的聚阴离子化合物，其中，
M
为掺杂元素，
M
包括
Al、Ti、V、Co、Mn、Cu、Mg、Zn、Li、K、Ca、Ba、Sr、B、Cr、Zr、Sn、Mo、Ru、Si、Sb、Nb
和
Te
中的一种或多种，且
0≤x≤1
，
0≤y≤1
，
a:b
＝
(0
‑
4):1
，
3.8≤c≤4.5
；所述正极材料的
TG
测试曲线中，在
400℃
‑
600℃
至少存在一个增重峰；所述正极材料的
TG
测试曲线中，在
400℃
‑
500℃
存在第一增重峰
。2.
根据权利要求1所述的正极材料，其中，所述聚阴离子化合物的表面含有碳包覆层；和
/
或，以所述碳包覆的聚阴离子化合物的总重量为基准，碳含量为
0.5wt
％
‑
4wt
％，优选为
1wt
％
‑
2.5wt
％；和
/
或，所述碳包覆层的厚度为
2nm
‑
50nm
；和
/
或，所述正极材料包括焦磷酸根；优选地，以所述聚阴离子化合物的总重量为基准，所述的焦磷酸根含量为
20wt
％
‑
35wt
％
。3.
根据权利要求1所述的正极材料，其中，
M
包括
Al、Ti、V、Co、Mn、Cu、Mg
和
Zn
中的一种或多种；和
/
或，
0.05≤x≤0.15
；和
/
或，
0≤y≤0.35
；和
/
或，
a:b
＝
(1
‑
2):1。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的正极材料，其中，所述第一增重峰的增重范围为
1wt
％
‑
3wt
％，优选为
1.5wt
％
‑
2.5wt
％；优选地，在所述正极材料的
TG
测试曲线中，所有增重峰均位于
200℃
‑
600℃
，所述增重峰的最大的变化率为
0.5wt
％
‑
3.5wt
％，优选为
1.2
‑
2.8wt
％；优选地，在所述正极材料的
TG
测试曲线中，在
500℃
‑
650℃
存在失重峰；优选地，所述正极材料的最终分解温度为
750℃
‑
950℃。5.
根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华文，赵伟，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：