钠离子正极材料及其制备方法和电池技术

本申请提供一种钠离子正极材料及其制备方法和电池，钠离子正极材料包括钠离子层状材料，以及包覆于钠离子层状材料至少部分表面的聚阴离子材料层

【技术实现步骤摘要】
钠离子正极材料及其制备方法和电池


[0001]本专利技术涉及电池
，特别是涉及一种钠离子正极材料及其制备方法和电池
。

技术介绍

[0002]钠离子电池提升能量密度和循环性能的瓶颈主要来源于正极侧，层状氧化物正极虽然具有较高的克容量，但是其在循环过程中会发生过渡金属层滑移等带来的一些相变，如
O3
‑
O3
’‑
P3
相变，从而造成结构的破坏，严重影响了循环性能
。
[0003]因此，如何提供一种稳定性好且克容量高的正极材料，成为目前迫切需要解决的技术问题
。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种具有稳定性好和克容量高的钠离子正极材料及其制备方法和电池
。
[0005]上述专利技术目的可通过如下的技术方案实现
。
[0006]第一方面，本申请提供一种钠离子正极材料，所述钠离子正极材料包括钠离子层状材料，以及包覆于所述钠离子层状材料至少部分表面的聚阴离子材料层
。
[0007]在一些实施方式中，所述聚阴离子材料层的材料包括正磷酸盐
、
焦磷酸盐
、
硫酸盐
、
氟磷酸
/
硫酸盐
、
硅酸盐和钼酸盐中的至少一种
。
[0008]在一些实施方式中，所述钠离子层状材料包括
O3
型钠离子层状氧化物材料
、P2
型钠离子层状氧化物材料和<br/>P2/O3
复合相钠离子层状氧化物材料中的至少一种
。
[0009]可选地，所述钠离子层状材料包括镍铁锰酸钠和掺杂镍铁锰酸钠中的至少一种
。
[0010]在一些实施方式中，所述聚阴离子材料层的质量占所述钠离子正极材料质量的1％～5％
。
[0011]第二方面，本申请提供一种如第一方面所述钠离子正极材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0012]将钠离子层状材料和制备聚阴离子材料的原料混合得到预混料，对所述预混料进行煅烧处理，得到聚阴离子材料层包覆钠离子层状材料的所述的钠离子正极材料
。
[0013]在一些实施方式中，所述钠离子层状材料的制备方法包括：
[0014]将金属源前驱体与钠源混合后，煅烧反应得到所述的钠离子层状材料
。
[0015]在一些实施方式中，所述金属源前驱体包括金属氢氧化物或金属氧化物
。
[0016]可选地，所述金属源前驱体中的金属元素包括
Ni、Fe、Mn、Ti、Zn、Cu、Mg、Zr、Mo
和
Al
中的至少一种
。
[0017]在一些实施方式中，所述钠源包括碳酸钠和氢氧化钠中的至少一种
。
[0018]在一些实施方式中，所述钠源中钠离子与所述金属源前驱体中金属元素的摩尔比为
(1
～
1.2):1。
[0019]在一些实施方式中，所述煅烧反应的温度为
600℃
～
1100℃
，时间为
8h
～
12h
，煅烧反应的气氛为含氧气氛
。
[0020]在一些实施方式中，所述制备聚阴离子材料的原料包括过渡金属氧化物
、
聚阴离子源和碳源
。
[0021]在一些实施方式中，所述过渡金属氧化物中的金属元素包括
V、Mn、Fe、Cr、Ni、Cu
和
Zn
中的至少一种
。
[0022]在一些实施方式中，所述聚阴离子源中的聚阴离子包括正磷酸离子
、
焦磷酸离子
、
硫酸离子
、
钼酸离子和硅酸离子中至少一种
。
[0023]在一些实施方式中，所述碳源包括有机碳源
。
可选地，所述碳源包括柠檬酸
、
草酸
、
方酸和蔗糖中的至少一种
。
[0024]在一些实施方式中，所述钠离子层状材料与所述过渡金属氧化物的摩尔比为1：
(0
～
1)
，但不包括
0。
[0025]在一些实施方式中，所述钠离子层状材料与所述聚阴离子源的摩尔比为1：
(0
～
1)
，但不包括
0。
[0026]在一些实施方式中，所述钠离子层状材料与所述有机碳源的摩尔比为1：
(0
～
1)
，但不包括
0。
[0027]在一些实施方式中，所述混合的方式包括球磨混合
。
[0028]在一些实施方式中，所述煅烧处理的温度为
300℃
～
900℃
，时间为
5h
～
9h
，气氛为保护气氛
。
[0029]第三方面，本申请提供一种电池，所述电池中正极材料包括如第一方面所述的钠离子正极材料
。
[0030]与传统技术相比，本申请至少具有如下有益效果：
[0031]本申请采用具有快离子导体性质的聚阴离子材料包覆钠离子层状材料，既保持了聚阴离子的结构稳定性，同时又保持了钠离子层状材料的高克容量性质
。
而且本申请的正极材料可以通过聚阴离子的反应消耗一部分残碱，可以在电解液中保持稳定，在层状材料循环过程中，降低材料相变而导致的循环恶化，使材料内部仍保持层状结构，具有表面稳定性好
、
残碱低和高克容量等特点，提高电池能量密度和循环性能
。
附图说明
[0032]图1为本申请实施例1中制备得到的钠离子正极材料的电镜图
。
具体实施方式
[0033]下面结合附图
、
实施方式和实施例，对本专利技术作进一步详细的说明这些实施方式和实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，提供这些实施方式和实施例的目的是使对本专利技术公开内容理解更加透彻全面
。
还应理解，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式和实施例，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下作各种改动或修改，得到的等价形式同样落于本专利技术的保护范围
。
此外，在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为充分地理解，应理解，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施
。
[0034]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同
。
本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术
。
[0035]本专利技术中，“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并本文档来自技高网...

【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，所述钠离子正极材料包括钠离子层状材料，以及包覆于所述钠离子层状材料至少部分表面的聚阴离子材料层
。2.
如权利要求1所述的钠离子正极材料，其特征在于，所述钠离子正极材料满足如下条件中的至少一个：
(1)
所述聚阴离子材料层的材料包括正磷酸盐
、
焦磷酸盐
、
硫酸盐
、
氟磷酸
/
硫酸盐
、
硅酸盐和钼酸盐中的至少一种；
(2)
所述钠离子层状材料包括钠离子
O3
型钠离子层状氧化物材料
、P2
型钠离子层状氧化物材料和
P2/O3
复合相钠离子层状氧化物材料中的至少一种；可选地，所述钠离子层状材料包括镍铁锰酸钠和掺杂镍铁锰酸钠中的至少一种
。3.
如权利要求1或2所述的钠离子正极材料，其特征在于，所述聚阴离子材料层的质量占所述钠离子正极材料质量的1％～5％
。4.
一种权利要求1‑3任一项所述钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将钠离子层状材料和制备聚阴离子材料的原料混合得到预混料，对所述预混料进行煅烧处理，得到聚阴离子材料层包覆钠离子层状材料的所述的钠离子正极材料
。5.
如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钠离子层状材料的制备方法包括：将金属源前驱体与钠源混合后，煅烧反应得到所述的钠离子层状材料
。6.
如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述钠离子层状材料的制备方法满足如下条件中的至少一个：
(1)
所述金属源前驱体包括金属氢氧化物或金属氧化物；可选地，所述金属源前驱体中的金属元素包括
Ni、Fe、Mn、Ti、Zn、Cu、Mg、Zr、Mo
和
Al
中的至少一种；
(2)
所述钠源包括碳酸钠和氢氧化钠中的至少一种；
(3)
所述钠源中钠离子与所述金属源前驱体中金属元素的摩尔比为
(1
～
1.2):1
；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘何丽，李顺利，卢林，丁子凯，
申请(专利权)人：江苏天合储能有限公司，
类型：发明
国别省市：