钠离子正极材料制造技术

本发明专利技术公开了钠离子正极材料

【技术实现步骤摘要】
钠离子正极材料、钠离子电池及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体而言，涉及钠离子正极材料
、
钠离子电池及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]目前，锂电池已经广泛应用于移动电子设备和电动汽车等领域，由于地壳中的锂资源储量极为有限且分布不均，这在一定程度上限制了锂离子电池在大规模储能系统领域的进一步应用
。
而钠离子电池具有与锂离子电池相似的工作原理，且钠资源丰富价格更低，能够满足规模化储能市场的需求
。
相比锂离子电池，钠离子电池理论上能够发挥更高的倍率性能，极其适合高功率电源的应用场景
。
[0003]但是，现有的钠离子电池技术还不能够满足大倍率充放电性能要求，尤其不适合于大于等于
10C
的高功率工况的应用
。
正极材料作为钠离子电池的关键组成部分，在钠离子电池电化学性能方面起着决定性作用
。
目前钠离子电池的正极材料主要有聚阴离子
、
普鲁士类和层状氧化物三类
。
其中，层状氧化物类材料具有较高的理论比容量和能量密度，引发研究者的广泛关注
。
相比较其他主流钠离子正极材料，层状氧化物具有较宽的层间距，其本征结构有利于满足钠离子在体相结构内快速迁移
。
[0004]目前，针对层状氧化物的技术研究主要集中在对过渡金属层的修饰，其通式为
Na
x
MO2，
M/>包括
Li
+
，
Ni
2+
，
Mg
2+
，
Zn
2+
，
Co
2+
，
Ca2+
，
Ba
2+
，
Sr
2+
，
Al
3+
，
B
3+
，
Cr
3+
，
Co
3+
，
V
3+
，
Zr
4+
，
Ti
4+
，
Sn
4+
，
V
4+
，
Mo
5+
，
Mo
6+
，
Ru
4+
，
Nb
5+
，
Si
4+
，
Sb
5+
，
Nb
5+
，
Mo
6+
，
Te
6+
的一种或多种
。
对其过渡金属层进行离子掺杂能够提高层状氧化物正极材料结构的稳定性，调整过渡金属与氧之间化学键能，实现钠离子电池的长循环寿命
。
此外，钠层中钠离子的迁移快慢与钠离子电池的倍率性能密切相关，当前主要通过提高钠层的间距来提升钠层中钠离子的迁移速率
。
[0005]此外，另外一种设计高功率电池的方式是调整合适的工艺参数
。
众所周知，电极片的涂敷质量和压实密度与离子的传输密切相关
。
通过采用超低涂敷量和低压实密度能够大幅度提高离子的输运速率，有利于获得电池的高功率性能
。
例如，专利
CN 113745639A
采用小颗粒的镍钴锰酸锂正极材料用于制造启停电池，
D
50
尺寸在2～
8.5
μ
m
，正极单面涂布密度为
5.1
～
9.5mg/cm2，负极单面涂布为
2.8
～
5.2mg/cm2。
除此之外，采用高孔隙率的隔膜以及高电导率的电解液，也有利于实现钠离子的快速输运，获得高功率性能的钠离子电池
。
[0006]然而，现有的改进方法所获得的钠离子电池正极材料还不能更好地满足高功率电池的要求，倍率性能还有待提高
。
[0007]鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供钠离子正极材料
、
钠离子电池及其制备方法和应用，旨在使钠离子电池获得更高的倍率性能，能够满足高功率电池的要求
。
[0009]本专利技术是这样实现的：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种钠离子正极材料，其通式为
Li
x
Na1‑
x
MO2，0＜
x≤0.2
，
M
表示金属元素
。
[0011]在可选的实施方式中，通式中
M
对应的离子选自
Li
+
、Ni
2+
、Mg
2+
、Zn
2+
、Co
2+
、Ca
2+
、Ba
2+
、Sr
2+
、Al
3+
、B
3+
、Cr
3+
、Co
3+
、V
3+
、Zr
4+
、Ti
4+
、Sn
4+
、V
4+
、Mo
5+
、Mo
6+
、Ru
4+
、Nb
5+
、Si
4+
、Sb
5+
、Nb
5+
、Mo
6+
和
Te
6+
中的至少一种；
[0012]优选地，通式中
M
对应的离子选自
Ni
2+
和
Mg
2+
中的至少一种；
[0013]优选地，钠离子正极材料的粒径为1‑
20
μ
m。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种前述实施方式中钠离子正极材料的制备方法，包括：将锂源
、M
源和钠源形成的混合物料进行热处理
。
[0015]在可选的实施方式中，热处理包括：将混合物料先进行一次热处理，将一次热处理得到的物料进行研磨，之后进行二次热处理；
[0016]优选地，一次热处理的处理温度为
750
‑
800℃
，处理时间为
10
‑
15h
；
[0017]优选地，二次热处理的处理温度为
750
‑
800℃
，处理时间为
10
‑
15h。
[0018]在可选的实施方式中，混合物料的制备过程包括：将锂源
、M...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钠离子正极材料，其特征在于，其通式为
Li
x
Na1‑
x
MO2，0＜
x≤0.2
，
M
表示金属元素
。2.
根据权利要求1所述的钠离子正极材料，其特征在于，通式中
M
对应的离子选自
Li
+
、Ni
2+
、Mg
2+
、Zn
2+
、Co
2+
、Ca
2+
、Ba
2+
、Sr
2+
、Al
3+
、B
3+
、Cr
3+
、Co
3+
、V
3+
、Zr
4+
、Ti
4+
、Sn
4+
、V
4+
、Mo
5+
、Mo
6+
、Ru
4+
、Nb
5+
、Si
4+
、Sb
5+
、Nb
5+
、Mo
6+
和
Te
6+
中的至少一种；优选地，通式中
M
对应的离子选自
Ni
2+
和
Mg
2+
中的至少一种；优选地，所述钠离子正极材料的粒径为1‑
20
μ
m。3.
一种权利要求1或2中所述钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括：将锂源
、M
源和钠源形成的混合物料进行热处理
。4.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括：将所述混合物料先进行一次热处理，将所述一次热处理得到的物料进行研磨，之后进行二次热处理；优选地，所述一次热处理的处理温度为
750
‑
800℃
，处理时间为
10
‑
15h
；优选地，所述二次热处理的处理温度为
750
‑
800℃
，处理时间为
10
‑
15h。5.
根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合物料的制备过程包括：将锂源
、M
源和钠源按比例混合球磨；优选地，球磨之前加入溶剂进行搅拌；更优选地，所述溶剂包括乙醇和水
。6.
一种钠离子电池，其特征在于，包括正极极片，所述正极极片上的钠离子正极材料的通式为
Li
x
Na1‑
x
MO2，0＜
x≤0.2
，
M
表示金属元素
。7.
一种权...

【专利技术属性】
技术研发人员：，
申请(专利权)人：湖州超钠新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：