一种双极性材料制造技术

技术编号:39496988 阅读:12 留言:0更新日期:2023-11-24 11:25
本发明专利技术涉及一种双极性材料

【技术实现步骤摘要】
一种双极性材料、制备方法以及具有对称电极的钠离子电池


[0001]本专利技术涉及一种双极性材料

制备方法以及具有对称电极的钠离子电池,属于钠离子电池



技术介绍

[0002]钠离子电池凭借其原料丰富

成本低廉等优点,在新型大规模能源存储系统以及智能电网等领域有着广阔的应用前景

对称双极性材料体系的研发对钠离子电池的应用起着至关重要的作用

对称电池使用相同的材料同时用作正极与负极,其相对于非对称电池来说,材料成本低

体积膨胀小

操作安全性高等优势引起了人们的极大兴趣

对称电极的结构使其成为新型电池配置的更可行的选择,优于传统的单极结构

在非水性钠离子电池中,密度更大

价格更便宜的铝为电池制造带来了成本效益

[0003]在众多对称钠离子电池的电极中,
O3
相层状镍钛基材料得到了相关的研究报道

结果显示该类材料的正极在
3.5V
左右通过
Ni
2+
/
3+

Ni
3+
/
4+
的氧化还原电对提供容量,而负极在
0.8V
左右通过
Ti
4+
/
3+
的氧化还原电对提供

[0004]但是这种对称电池存在两个弊端,首先是对称钠离子电池的正负极使用相同的电极材料,该材料可能既不是最好的正极也不是最好的负极,因此电池实际的循环容量和能量密度受限;另一方面,对称钠离子电池在高电压和低电压下会进行多次氧化还原反应,容易在循环过程中发生不利的相变,从而阻碍了对称电池的稳定性


技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是:采用
O3
相层状镍钛基材料同时作为双极性钠离子电池的正负极材料时,存在着发生不可逆相变

进而导致循环容量和通量密度受限的问题

[0006]本专利技术提供了一种新的
O3
相层状镍钛基材料,通过进行镁掺杂的策略,制备的
O3
相层状镍钛基双极性材料组装成全电池,得到了较好的循环容量与倍率性能

[0007]一种双极性材料,其通式是:
Na
0.8

x
Ni
0.4

y
Mg
0.8

z
Ti
0.65

m
O2,并且空间群为
R

3m
,具有
O3
相结构;
0<x<0.1

0<y<0.2

0<z<0.1

0<m<0.5。
[0008]所述的双极性材料的通式是:
Na
0.75
Ni
0.3
Mg
0.075
Ti
0.625
O2。
[0009]上述的双极性材料的制备方法,是通过固相法制备得到

[0010]所述的固相法中包括如下步骤:按照化学计量比取
Na2CO3,NiO,MgO

TiO2,球磨处理后,压片,再进行煅烧,得到双极性材料

[0011]球磨处理过程中转速为
200

400rpm
,时间为1‑
30h。
[0012]煅烧过程温度为
800

1000℃
,时间为
10

20h。
[0013]上述的双极性材料在钠离子对称电池的正极和
/
或负极中的应用

[0014]有益效果
[0015]本专利通过对层状
O3
相镍钛基材料进行镁掺杂的策略,制备的双极性材料组装成全电池得到了较好的循环容量与倍率性能等

附图说明
[0016]图
1Na
0.75
Ni
0.3
Mg
0.075
Ti
0.625
O2材料的
X
射线粉末衍射谱图
[0017]图
2Na
0.9
Ni
0.4
Mg
0.05
Ti
0.5
Mn
0.05
O2材料的
X
射线粉末衍射谱图
[0018]图
3Na
0.9
Ni
0.4
Cu
0.05
Ti
0.5
Mn
0.05
O2材料的
X
射线粉末衍射谱图
[0019]图
4Na
0.9
Ni
0.4
Mg
0.05
Ti
0.5
Mn
0.05
O2材料的
X
射线粉末衍射谱图
[0020]图
5Na
0.9
Ni
0.4
5Ti
0.55
O2材料的
X
射线粉末衍射谱图
[0021]图
6NNMT
材料在2‑
4V
电压区间
20mA/g
电流密度下前三圈的充放电曲线
[0022]图
7NNMT
材料在
0.05

2.5V
电压区间
20mA/g
电流密度下前三圈的充放电曲线
[0023]图
8NNMT
材料全电池在1‑
4V
电压区间
20mA/g
电流密度下首圈的充放电曲线
[0024]图
9NNMT
材料全电池在1‑
4V
电压区间内不同电流密度下首圈的充放电曲线
[0025]图
10NNMT
材料的首圈循环伏安曲线
[0026]图
11NNMT
正极,
NMT
负极所组装的全电池在1‑
4V
电压区间内不同电流密度下首圈的充放电曲
[0027]图
12NNMTM
材料全电池在1‑
4V
电压区间内不同电流密度下首圈的充放电曲线
[0028]图
13NNCT
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双极性材料,其特征在于,其通式是:
Na
0.8

x
Ni
0.4

y
Mg
0.8

z
Ti
0.65

m
O2,并且空间群为
R

3m
,具有
O3
相结构;
0<x<0.1

0<y<0.2

0<z<0.1

0<m<0.5。2.
根据权利要求1所述的双极性材料,其特征在于,所述的双极性材料的通式是:
Na
0.75
Ni
0.3
Mg
0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭少华褚世勇姚欢许成荣
申请(专利权)人:南京大学深圳研究院
类型:发明
国别省市:

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