钠离子层状氧化物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种钠离子层状氧化物及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
钠离子层状氧化物及其制备方法、制备正极材料的方法


[0001]本申请涉及二次电池正极材料
，尤其涉及一种钠离子层状氧化物及其制备方法
、
制备正极材料的方法
。

技术介绍

[0002]由于在元素周期表中，钠与锂为同族元素，所以二者物理化学性能相近，当应用于二次电池时，脱嵌机理也相近
。
并且，较之锂元素，钠元素具备资源丰富
、
成本低的优势，现钠离子电池的使用趋于广泛
。
[0003]目前钠离子电池的正极材料包括层状过渡金属氧化物
、
聚阴离子化合物
、
普鲁士蓝类似物等
。
其中，层状过渡金属氧化物因具备高平均电压
、
高比容量等特性而突出
。
但当前层状过渡金属氧化物的循环性能仍然有待于提升
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种钠离子层状氧化物及其制备方法
、
制备正极材料的方法，用以提供一种体相内原子分布更为均匀的钠离子层状氧化物，进而提升由该钠离子层状氧化物制备所得的正极材料的循环性能
。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种钠离子层状氧化物，所述钠离子层状氧化物由前驱体
、
氧化剂和氢氧化钠在水中发生氧化反应和离子交换反应得到；其中，
[0006]所述钠离子层状氧化物的分子表达式为
Na
x
M
a
H
i<br/>Q
b
O2，
0.5≤x≤1.1
，
0.3≤a≤1,0≤i≤0.7
，
0≤b≤0.1
，且
a+i+b
＝1，
M
选自：
Ni
和
/
或
Mn
，
H
选自：
Co、Fe
和
Cu
中的至少一种，
Q
选自：
Cr、V、Mg、Al、Zr、Ti、Ga、Se、Eu、Zn
和
B
中的至少一种；
[0007]所述前驱体的分子表达式为
M
e
H
c
Q
f
(OH)2和
/
或
M
g
H
k
Q
h
O
；
0.3≤e≤1,0≤c≤0.7
，
0≤f≤0.1
，
e+c+f
＝1，
0.3≤g≤1,0≤k≤0.7
，
0≤h≤0.1
，
g+k+h
＝
1。
[0008]一种可能的实施方式，
M
为
Ni
和
Mn。
[0009]一种可能的实施方式，
i
＞0，
H
至少包括
Fe。
[0010]一种可能的实施方式，
M
的氧化度大于
0.5
；其中，所述氧化度表示，被氧化的
M
元素的含量与所述钠离子层状氧化物基体中
M
元素的总含量之比
。
[0011]一种可能的实施方式，所述前驱体为
M
e
H
c
Q
f
(OH)2，所述氧化剂为过硫酸钠；则所述钠离子层状氧化物通过以下反应式得到：
[0012][0013]一种可能的实施方式，所述钠离子层状氧化物的
XRD
图谱包括：衍射角2θ
为
15.3
°‑
16.5
°
的
(003)
衍射峰，衍射角2θ
为
39.14
°‑
39.57
°
的
(102)
衍射峰；其中，所述
(003)
衍射峰的峰强度小于或等于
2530
，所述
(102)
衍射峰的峰强度为
1000
‑
1700。
[0014]第二方面，本申请实施例提供一种制备第一方面及任一可能的实施方式所述钠离
子层状氧化物的方法，包括；
[0015]使前驱体
、
氧化剂和氢氧化钠在水中进行氧化反应和离子交换反应，得到所述钠离子层状氧化物；其中，
[0016]所述前驱体的分子表达式为
M
e
H
c
Q
f
(OH)2和
/
或
M
g
H
k
Q
h
O
；
0.3≤e≤1,0≤c≤0.7
，
0≤f≤0.1
，
e+c+f
＝1，
0.3≤g≤1,0≤k≤0.7
，
0≤h≤0.1
，
g+k+h
＝
1。
[0017]一种可能的实施方式，所述氧化剂包括双氧水
、
过硫酸盐
、
过氯酸钠
、
高氯酸钠
、
和高锰酸钾中的至少一种
。
[0018]一种可能的实施方式，所述使前驱体
、
氧化剂和氢氧化钠在水中进行氧化反应和离子交换反应，得到所述钠离子层状氧化物基体，包括：
[0019]以所述氢氧化钠的溶液为底液，向所述底液中加入所述前驱体
、
所述氧化剂的溶液和所述氢氧化钠的溶液，使所述氢氧化钠
、
所述前驱体以及所述氧化剂在反应设备的搅拌作用下进行氧化反应和离子交换反应，得到所述钠离子层状氧化物
。
[0020]一种可能的实施方式，所述使前驱体
、
氧化剂和氢氧化钠在水中进行氧化反应和离子交换反应，得到所述钠离子层状氧化物，包括：
[0021]向反应设备中加入所述前驱体
、
所述氧化剂的溶液和所述氢氧化钠的溶液，使所述氢氧化钠
、
所述前驱体以及所述氧化剂在反应设备的搅拌作用下进行氧化反应和离子交换反应，得到所述钠离子层状氧化物；其中，加入所述氧化剂的平均速度小于加入所述前驱体的平均速度
。
[0022]一种可能的实施方式，所述氧化反应的反应设备的反应温度为
10
‑
90℃
，搅拌速率为
100
‑
900r/min。
[0023]一种可能的实施方式，所述氧化剂的摩尔量与所述前驱体的摩尔量之比为
0.5
‑
3。
[0024]第三方面，一种基于第一方面及任一可能的实施方式所述钠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种钠离子层状氧化物，其特征在于，所述钠离子层状氧化物由前驱体
、
氧化剂和氢氧化钠在水中发生氧化反应和离子交换反应得到；其中，所述钠离子层状氧化物的分子表达式为
Na
x
M
a
H
i
Q
b
O2，
0.5≤x≤1.1
，
0.3≤a≤1
，
0≤i≤0.7
，
0≤b≤0.1
，且
a+i+b
＝1，
M
选自：
Ni
和
/
或
Mn
，
H
选自：
Co、Fe
和
Cu
中的至少一种，
Q
选自：
Cr、V、Mg、Al、Zr、Ti、Ga、Se、Eu、Zn
和
B
中的至少一种；所述前驱体的分子表达式为
M
e
H
c
Q
f
(OH)2和
/
或
M
g
H
k
Q
h
O
；
0.3≤e≤1
，
0≤c≤0.7
，
0≤f≤0.1
，
e+c+f
＝1，
0.3≤g≤1
，
0≤k≤0.7
，
0≤h≤0.1
，
g+k+h
＝
1。2.
如权利要求1所述的钠离子层状氧化物，其特征在于，所述前驱体为
M
e
H
c
Q
f
(OH)2，所述氧化剂为过硫酸钠；则所述钠离子层状氧化物通过以下反应式得到：
3.
如权利要求1或2所述的钠离子层状氧化物，其特征在于，所述钠离子层状氧化物的
XRD
图谱包括：衍射角2θ
为
15.3
°‑
16.5
°
的
(003)
衍射峰，衍射角2θ
为
39.14
°‑
39.57
°
的
(102)
衍射峰；其中，所述
(003)
衍射峰的峰强度小于或等于
2530
，所述
(102)
衍射峰的峰强度为
1000
‑
1700。4.
如权利要求1或2所述的钠离子层状氧化物，其特征在于，
M
的氧化度大于
0.5
；其中，所述氧化度表示，被氧化的
M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，于建，陈旭东，
申请(专利权)人：宁波容百新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：