一种钠离子电池活性材料制造技术

本发明专利技术提供一种钠离子正极材料，所述正极材料包括正极活性材料

【技术实现步骤摘要】
一种钠离子电池活性材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体涉及一种钠离子电池活性材料
、
制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日益消耗，新能源得到了快速的发展，社会对相应的存储设备也提出了一定的需求，然而锂离子电池成本较高，且锂资源有限，因此亟需一种新型的与锂离子电池工作原理接近的电芯，与其形成互补，其中钠离子电池是一种优良的选择
。
[0003]钠离子电池的活性物质材料分为正极活性物质和负极活性物质，其中不同的材料呈现出不同的特性，例如，钠离子电池正极活性物质中，
O3
层状材料一般具有高克容量的特性，但其循环性能弱于
P2
材料或聚阴离子材料
。
[0004]现有的技术制备出的活性物质材料不能兼具高循环及高克容量的特点，部分专利技术提出了复合的方法，但制备工艺较为复杂，且产品的一致性不佳，未明确规定不同掺混料的特点，及最优的掺混效果及比例
。
例如，
CN202211068356.X
提出了一种
P2
和
O3
复合相材料的制备方法，但该方法制备工艺较为复杂，且制备出的材料一致性难以控制，未规定
P2
材料和
O3
材料的具体比例
。
[0005]因而制备一种具有高比容量和优异的循环稳定性的活性物质材料是目前研究的重点
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术工艺复杂
、
难以兼容高克容量与长循环的特性
、
未定量掺混颗粒的大小及质量，本专利技术通过简单的物理掺混，控制掺混材料的粒径及质量比，进而制备出的活性物质材料倍率性能及循环性能较为优异
。
[0007]本专利技术首先提供一种钠离子正极材料，所述正极材料包括正极活性材料
、
导电剂和粘结剂，所述正极活性材料为大颗粒活性材料和小颗粒活性材料；其中，所述大颗粒活性材料的粒径
D50
为5‑
20um
，小颗粒活性材料的粒径
D50
为
30nm
‑
600nm
，所述大颗粒活性材料与所述小颗粒活性材料的粒径比为
10
～
500
，所述大颗粒活性材料与所述小颗粒活性材料的质量比为
10
～
70。
[0008]在一个或多个实施方案中，所述大颗粒活性材料的粒径
D50
为8‑
15um
或8‑
12um。
[0009]在一个或多个实施方案中，所述小颗粒活性材料的粒径
D50
为
50
‑
500nm
或
100
‑
200nm。
[0010]在一个或多个实施方案中，所述大颗粒活性材料与所述小颗粒活性材料的粒径比为
15
～
300
或
16
～
60。
[0011]在一个或多个实施方案中，所述大颗粒活性材料与所述小颗粒活性材料的质量比为
10
～
40
或
20
～
40
或
19
～
40。
[0012]在一个或多个实施方案中，所述正极活性材料为两种或两种以上过渡金属氧化物
的组合；或者所述正极活性材料选自过渡金属氧化物
、
聚阴离子化合物或普鲁士白化合物中的任意两种或两种以上
。
[0013]在一个或多个实施方案中，所述正极活性材料为两种或两种以上过渡金属氧化物的组合，其中，部分过渡金属氧化物为大颗粒活性材料，部分过渡金属氧化物为小颗粒活性材料
。
[0014]在一个或多个实施方案中，所述过渡金属氧化物包括
O3
型过渡金属氧化物和
P2
型过渡金属氧化物
。
[0015]在一个或多个实施方案中，所述
O3
型过渡金属氧化物为大颗粒活性材料，所述
P2
型过渡金属氧化物为小颗粒活性材料
。
[0016]在一个或多个实施方案中，所述正极活性材料含有过渡金属氧化物和聚阴离子化合物；其中，过渡金属氧化物为大颗粒活性材料，聚阴离子化合物为小颗粒活性材料
。
[0017]在一个或多个实施方案中，所述过渡金属氧化物的化学式为
Na
x
MO2，其中，
x
为
0.6
～1，
M
为
Ni、Fe、Mn、Cr、Co、Cu、Zr
和
Ti
中的一种或多种，优选地，
M
为
Ni、Fe
和
Mn。
[0018]在一个或多个实施方案中，所述聚阴离子化合物为
NaAPO4、Na3(VO1‑
y
PO4)2F
1+2y
、Na2QP2O7或
Na
z
N2(RO4)3中的一种或多种，其中，
A
为
Fe、V
或
Mn
，
0≤y≤2
，
Q
为
Fe、Mn
和
Co
中的一种或多种，
1≤z≤4
，
N
为
V、Fe、Ni、Mn
或
Ti
，
R
＝
P、S
或
Si。
[0019]在一个或多个实施方案中，所述普鲁士白化合物为
Na
m
Y[Fe(CN)6]，其中，
0<m≤2
，
Y
为
Mn、Ni、Co、Zn、Cu
或
Fe。
[0020]在一个或多个实施方案中，所述过渡金属氧化物为
O3
型过渡金属氧化物和
P2
型过渡金属氧化物
。
[0021]在一个或多个实施方案中，所述
O3
型过渡金属氧化物的化学式为
Na
1.0
Ni
0.33
Fe
0.33
Mn
0.34
O2。
[0022]在一个或多个实施方案中，所述
P2
型过渡金属氧化物的化学式为
Na
0.67
Ni
0.33
Fe
0.33
Mn
0.34
O2。
[0023]在一个或多个实施方案中，所述聚阴离子化合物为
Na6Fe5(SO4)8。
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【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，所述正极材料包括正极活性材料
、
导电剂和粘结剂，所述正极活性材料为大颗粒活性材料和小颗粒活性材料；其中，所述大颗粒活性材料的粒径
D50
为5‑
20um
，小颗粒活性材料的粒径
D50
为
30nm
‑
600nm
，所述大颗粒活性材料与所述小颗粒活性材料的粒径比为
10
～
500
，所述大颗粒活性材料与所述小颗粒活性材料的质量比为
10
～
70。2.
如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极活性材料具有以下一种或多种特征：所述大颗粒活性材料的粒径
D50
为8‑
15um
；所述小颗粒活性材料的粒径
D50
为
50
‑
500nm
；所述大颗粒活性材料与所述小颗粒活性材料的粒径比为
15
～
300
；所述大颗粒活性材料与所述小颗粒活性材料的质量比为
10
～
40。3.
如权利要求1所述的正极材料，其特征在于，所述正极活性材料为两种或两种以上过渡金属氧化物的组合；或者所述正极活性材料选自过渡金属氧化物
、
聚阴离子化合物或普鲁士白化合物中的任意两种或两种以上
。4.
如权利要求3所述的正极材料，其特征在于，所述正极活性材料为两种或两种以上过渡金属氧化物的组合，其中，部分过渡金属氧化物为大颗粒活性材料，部分过渡金属氧化物为小颗粒活性材料
。5.
如权利要求4所述的正极材料，其特征在于，所述过渡金属氧化物包括
O3
型过渡金属氧化物和
P2
型过渡金属氧化物
。6.
如权利要求5所述的正极材料，其特征在于，所述
O3
型过渡金属氧化物为大颗粒活性材料，所述
P2
型过渡金属氧化物为小颗粒活性材料
。7.
如权利要求3所述的正极材料，其特征在于，所述正极活性材料含有过渡金属氧化物和聚阴离子化合物；其中，过渡金属氧化物为大颗粒活性材料，聚阴离子化合物为小颗粒活性材料；和
/
或其中，所述过渡金属氧化物为
O3
型过渡金属氧化物，所述聚阴离子化合物为
Na6Fe5(SO4)8。8.
如权利要求3所述的正极材料，其特征在于，所述正极活性材料具有以下一种或多种特征：所述过渡金属氧化物的化学式为
Na
x
MO2，其中，
x
为
0.6
～1，
M
为
Ni、Fe、Mn、Cr、Co、Cu、Zr
和
Ti
中的一种或多种，优选地，
M
为
Ni、Fe
和
Mn
；所述聚阴离子化合物为
NaAPO4、Na3(VO1‑
y
PO4)2F
1+2y
、Na2QP2O7或
Na
z
N2(RO4)3中的一种或多种，其中，
A
为
Fe、V
或
Mn
，
0≤y≤2
，
Q
为
Fe、Mn
和
Co
中的一种或多种，
1≤z≤4
，
N
为
V、Fe、Ni、Mn
或
Ti
，
R
＝
P、S

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