一种用于钠离子电池的制造技术

本发明专利技术公开了一种用于钠离子电池的

【技术实现步骤摘要】
一种用于钠离子电池的P2型锰基电极材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及钠离子电池材料领域，主要涉及一种用于钠离子电池的
P2
型锰基电极材料的制备方法
。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于较高的能量密度以及长循环寿命，被广泛运用在便携式电子设备以及电动汽车领域，随着对电子设备的逐渐依赖以及锂资源的局限性，人们的危机意识也随之而来；与锂离子电池几乎同时诞生的钠离子电池因其丰富的资源再次进入人们的视野
。
[0003]其中，层状过度金属氧化物因制备方法简单
、
理论比容量突出等特点引起了各大行业的高度重视；钠离子电池层状过渡金属氧化物主要有
O
型和
P
型两种，根据钠离子的配位构型加以区分，若钠离子占据的是八面体配位则为
O
型，占据三棱柱配位则为
P
型；众所周知，
Na
+
较大的半径会导致电池在工作时材料的严重相变，因此
Na
+
的脱嵌难易程度成为了考量材料的切入点，在此背景下，层间距略大的
P
型材料较
O
型材料会更具优势
。
[0004]目前，钠离子电池面临的主要问题是原材料结构的不稳定，导致电池在工作时极易引起材料的结构崩塌，从而表现出差的循环稳定性以及电压迅速衰减
。
解决该问题的主要方法还需从稳定材料结构为立足点；我们通过改变
Mn/Ni
比来稳定材料的结构，后期的实验结果以及测试手段表明：用一定含量的镍元素替代部分锰元素的位置，会有氧化态较高的锰形成，在一定范围内，随着三价锰含量的减少，由
Jahn
‑
Teller
效应引起的材料相变程度也会随之降低，达到改善样品结构的效果，从而提高钠离子电池的循环稳定性；从电化学数据也可以看出，该方法确实能够提高电池的循环稳定性以及一定程度的提升放电比容量
。

技术实现思路

[0005]针对目前钠离子电池面临的循环稳定性问题，本专利技术的目的是提供一款
P2
型锰基钠离子电池电极材料及其制备方法，所制备的电极材料的结构与预计相符；电池在工作时反映的充放电曲线较平滑，说明电池在工作时，降低了材料的相转变，从而稳定了材料结构；为了实现本专利技术的目的，拟采用了如下技术方案：
[0006]本专利技术一方面涉及一款
P2
型锰基钠离子电池电极材料，其特征在于所述
P2
型锰基电极材料的化学式为
Na
x
Ni
y
Mn1‑
y
O2，其中，
x
为
0.6
～
1.0
，
y
为
0.0
～
0.3
，所述
Mn
包括
Mn3
+
和
Mn4
+
，其中，
Mn3
+
和
Mn4
+
的摩尔比
10
‑
20
：
80
‑
90(
优选为
16
‑
20
：
80
‑
84)。
在本专利技术的一个优选实施方式中，其特征在于
y
为
0.08
～
0.12
，通过将
y
值控制在本专利技术的优选范围内，有助于改善材料的结构稳定性，显著提高电池容量保持率，从而实现电池的长循环工作
。
[0007]本专利技术另一方面还涉及上述
P2
型锰基钠离子电池电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
[0008](1)
按照化学式
Na
x
Ni
y
Mn1‑
y
O2(x
为
0.6
～
1.0
，
y
为
0.0
～
0.3)
称取
Na2CO3，
Mn2O3和
NiO
，在玛瑙研钵中预混；
[0009](2)
在样品中加入分散剂，用磨机球磨，在干燥箱下干燥，即可得到所需前驱体；
[0010](3)
将步骤
(2)
所得的前驱体放置管式炉中，煅烧至
850
～
900℃
，保温时间为
10
～
20h
；
[0011](4)
将步骤
(3)
所得样品研磨左右，筛网过筛，得到粗制样品；
[0012](5)
将步骤
(4)
得到的粗制样品进行水洗处理
。
[0013]在本专利技术的一个优选实施方式中，其特征在于，所述步骤
(2)
中所用分散剂为无水乙醇，其中无水乙醇的量是样品的
1.5
～3倍
。
[0014]在本专利技术的一个优选实施方式中，其特征在于，所述步骤
(3)
中前驱体的煅烧条件为空气气氛，无需其他保护气体，对产业化发展非常友好
。
[0015]在本专利技术的一个优选实施方式中，其特征在于，所述步骤
(5)
中需按照
W
样品
：
W
蒸馏水
＝
1:1
‑3的比例进行水洗，搅拌时间为
0.5
‑
2mins。
通过水洗，可以将材料表面的碱性物质洗掉，制备出的浆料会更容易涂覆在集流体上，不易出现掉粉的情况，对电池的循环有一定的改善效果
。
[0016]在本专利技术的一个优选实施方式中，其特征在于，所述步骤
(5)
中的样品需在抽滤装置中需水洗2～4次
。
[0017]在本专利技术的一个优选实施方式中，其特征在于，在所述步骤
(5)
中水洗后的样品，需迅速放入
110
‑
120℃
的真空干燥箱中，干燥3‑
8h。
[0018]本专利技术另一方面还涉及一种正极，所述正极包括上述正极材料：导电剂：粘结剂＝7‑9：
0.8
‑
1.2:0.8
‑
1.2。
[0019]优选地，所述导电剂为
SuperP(SP)。
[0020]优选地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯
(PVDF)。
[0021]本专利技术的有益效果
[0022]本专利技术通过简单固相法合成新材料
Na
x
Ni
y
Mn1‑
y
O2(x
为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
P2
型锰基钠离子电池电极材料，其特征在于所述
P2
型锰基电极材料的化学式为
Na
x
Ni
y
Mn1‑
y
O2，其中，
x
为
0.6
～
1.0
，
y
为
0.0
～
0.3
，所述
Mn
包括
Mn
3+
和
Mn
4+
，其中，
Mn
3+
和
Mn
4+
的摩尔比
10
‑
20
：
80
‑
90。2.
根据权利要求1所述的电极材料，其特征在于，
y
为
0.08
～
0.12。3.
权利要求1或2所述的电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)
按照化学式
Na
x
Ni
y
Mn1‑
y
O2称取所需试剂
Na2CO3，
Mn2O3和
NiO
，在研钵中预混；
(2)
在样品中加入分散剂，用球磨机球磨，干燥得到目标前驱体；
(3)
将步骤

【专利技术属性】
技术研发人员：钟盛文，肖青梅，
申请(专利权)人：赣州市康达新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：