钠离子电池正极材料制造技术

本申请公开了一种钠离子电池正极材料

【技术实现步骤摘要】
钠离子电池正极材料、其制备方法、钠离子电池正极及钠离子电池


[0001]本申请涉及钠离子电池
，特别是涉及一种钠离子电池正极材料
、
其制备方法
、
钠离子电池正极及钠离子电池
。

技术介绍

[0002]钠离子电池因钠资源丰富
、
成本低
、
安全性能好等优势在储能领域有着广泛的应用前景，其工作原理与锂离子电池相似，利用钠离子在正负极之间的嵌入脱出来实现能量的存储与释放
。
[0003]目前由于层状氧化物克容量高，能够与现有制造工艺匹配，广泛用于钠离子电池的正极材料
。
但层状氧化物的碱性较强，在电池中成膜不稳定，容易造成浆料凝胶
、
电芯产气
、
循环衰减等问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种钠离子电池正极材料
、
其制备方法
、
钠离子电池正极及钠离子电池，以解决现有技术中钠离子电池正极材料碱性强而导致的浆料凝胶
、
电芯产气
、
循环衰减的技术问题
。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]本专利技术的第一方面，提供了一种钠离子电池正极材料，包括内核及包覆所述内核的包覆层，所述内核包括层状氧化物，所述包覆层的通式为
Na4Fe3‑
x
M
x
(PO4)2‑
y
P2O7F
y
，其中
0≤x≤3
，
0≤y≤1
，
x、y
的取值满足化学式的电荷平衡，
M
为选自
Ni、Mn、Co、Cu、Zn、Mg、Al、Ca、Sr、Ce、Ti、Zr、Sn、V、Nb、Sb
中的一种或多种
。
[0007]进一步地，所述包覆层的厚度为
1nm
～
500nm。
[0008]进一步地，所述包覆层与所述层状氧化物的质量比为
1∶4
～
100。
[0009]进一步地，所述层状氧化物的通式为
NazRO2
，其中
0.5≤z≤1.5
，
R
为选自
Fe、Ni、Mn、Cu、Co、Ru、Ir、Sn、Cr、Nb、Mo
中的一种或多种
。
[0010]进一步地，所述层状氧化物的平均粒径为1μ
m
～
50
μ
m。
[0011]进一步地，所述正极材料的
pH
值为7～
11.5。
[0012]本专利技术的第二方面，提供了上述钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、
将钠源
、
铁源
、M
源
、
磷源
、
氟源
、
碳源混合反应制备得到前驱体；
S2、
将包括所述层状氧化物的所述内核与所述步骤
S1
制得的所述前驱体混合并加入分散剂预分散，在保护气中
350℃
～
600℃
温度下保温，在所述层状氧化物上形成所述包覆层，所述包覆层为
Na4Fe3‑
x
M
x
(PO4)2‑
y
P2O7F
y
，即得到所述正极材料
。
[0013]进一步地，所述步骤
S1
中，利用钠源
、
铁源
、M
源
、
磷源
、
氟源
、
碳源制备所述前驱体的方法选自固相反应法
、
溶胶凝胶法
、
喷雾干燥法
、
共沉淀法中的一种
。
[0014]进一步地，所述步骤
S2
中，所述层状氧化物
、
所述前驱体
、
所述分散剂的质量比为
47
～
89∶1
～
3∶10
～
50。
[0015]进一步地，所述分散剂包括乙二醇
。
[0016]进一步地，所述分散剂还包括选自乙醇
、
丁醇
、
丁二醇
、
戊醇
、
丙酮
、
甲乙酮
、
甲基异丁酮
、
环己酮
、
异佛尔酮
、
乙醚
、
四氢呋喃
、1,4
‑
二氧六环
、
戊烷
、
己烷
、
戊烯
、
己烯中一种或多种溶剂
。
[0017]本专利技术的第三方面，提供了一种钠离子电池正极，包括集流体
、
导电剂
、
粘结剂及上述的正极材料，所述集流体的至少一个表面上包含所述导电剂
、
所述粘结剂及所述正极材料
。
[0018]本专利技术的第四方面，提供了一种钠离子电池，包括上述的钠离子电池正极
。
[0019]本专利技术提供的钠离子电池正极材料，包覆层对层状氧化物包覆均匀，其对层状氧化物提供保护，降低了正极材料的碱性，并减少了其与电解液之间的副反应，减少了有害副产物在正极表面的堆积，解决了电芯产气的问题，提高了正极材料的循环稳定性；另外，包覆层能够提供可逆容量，使正极材料的整体能量密度降低控制在5％以内
。
本专利技术提供的钠离子电池正极材料的制备方法，制备前驱体可用多种方法，降低了制备难度，工艺过程简单，易广泛应用
。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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
。
[0021]图1为本专利技术实施例1中包覆前层状氧化物的
SEM
图；
[0022]图2为本专利技术实施例1中包覆后正极材料的
SEM
图；
[0023]图3为本专利技术实施例1中
Na4Fe3(PO4)2P2O7包覆的正极材料
XRD
图；
[0024]图4为本专利技术实施例1中
Na4Fe3(PO4)2P2O7包覆的正极材料扣电测试结果图
。
具体实施方式
[0025]为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚
...

【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：包括内核及包覆所述内核的包覆层，所述内核包括层状氧化物，所述包覆层的通式为
Na4Fe3‑
x
M
x
(PO4)2‑
y
P2O7F
y
，其中
0≤x≤3
，
0≤y≤1
，
x、y
的取值满足化学式的电荷平衡，
M
为选自
Ni、Mn、Co、Cu、Zn、Mg、Al、Ca、Sr、Ce、Ti、Zr、Sn、V、Nb、Sb
中的一种或多种
。2.
根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为
1nm
～
500nm。3.
根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述包覆层与所述层状氧化物的质量比为
1∶4
～
100。4.
根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述层状氧化物的通式为
Na
z
RO2，其中
0.5≤z≤1.5
，
R
为选自
Fe、Ni、Mn、Cu、Co、Ru、Ir、Sn、Cr、Nb、Mo
中的一种或多种
。5.
根据权利要求4所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述层状氧化物的平均粒径为1μ
m
～
50
μ
m。6.
根据权利要求1至5任意一项所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述正极材料的
pH
值为7～
11.5。7.
权利要求1至6任意一项所述的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
将钠源
、
铁源
、M
源
、
磷源
、
氟源
、
碳源混合反应制备得到前驱体；
S2、
将包括所述层状氧化物的所述内核与所述步骤
S1
制得的所述前驱体混合并加入分散剂预分散，在保护气中
350℃
～
600℃
温度下保温，在所述层状氧化物上形成所述包覆层，所述包覆层为
Na...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂阳，周碧香，徐雄文，
申请(专利权)人：湖南钠方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：