【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，具体涉及一种钠离子电池正极材料及表面仿生化处理方法。
技术介绍
1、随着新能源产业的迅速发展，电池的市场需求不断增加。近年来，锂资源的匮乏与市场需求之间的矛盾日益扩大，钠离子电池以其丰富的上游资源存储量、成本低廉的中游材料、与锂离子电池相通的制造环节而备受关注。钠离子电池用正极材料主要承担着提供活性钠离子，氧化还原电位较高等任务，对于电池工作电位、比容量、能量密度、循环寿命和安全性起到关键作用。
2、钠离子电池正极材料主要包括氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类和有机类等。部分正极材料已经开始产业化进程，并取得了不错的效果，但仍存在一些问题有待解决。具体地说，层状氧化物正极材料由于合成工艺简单、理论容量高及成本低廉等优点被认为是最具有商业化价值的正极材料之一，但其在潮湿的空气中稳定性较差，从而导致材料的电化学性能下降。研究表明，层状氧化物正极材料中的na+与空气中的水分子发生na+/h+离子交换，从而在正极材料表面生成了naoh，naoh进一步和空气中的co2反应生成碳酸钠、碳酸氢钠等碱性物质，从而影响正极材料的存储稳定性和电化学性能。因此，亟需对钠离子电池正极材料进行表面功能化处理，改善材料在潮湿空气中的存储稳定性和电化学性能。
3、目前，钠离子电池正极材料表面处理方法一般有两种。第一种是利用酸碱中和原理，用无机酸或有机酸将正极材料表面的氢氧根和碳酸根进行中和处理，以此来降低正极材料表面残碱，该方法虽然在短期内可以降低正极材料的表面残碱，但随着正极材料内部钠离子不断的向表面迁移，进
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种钠离子电池正极材料及表面仿生化处理方法，其目的在于解决钠离子电池正极材料在潮湿空气中稳定性较差，正极材料电化学性能下降以及比容量下降的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，包括：
4、在钠离子电池正极材料表面形成稀有金属氧化物微米突触结构；
5、将纳米氧化铜颗粒附着于所述稀有金属氧化物微米突触结构上，得到表面具有微-纳阶层结构的钠离子电池正极材料；
6、将低表面能材料自组装在所述微-纳阶层结构上，得到表面具有微-钠-低表面能羽状仿生化结构的钠离子电池正极材料。
7、进一步地，所述在钠离子电池正极材料表面形成稀有金属氧化物微米突触结构，具体为：
8、将钠离子电池正极材料和稀有金属氧化物按质量比为1:(0.01～0.05)混合均匀，使用激光烧结法反应10s～30s，激光波长和功率分别为532nm和4w～10w，反应后经粉碎过筛得到表面形成稀有金属氧化物微米突触结构的钠离子电池正极材料。
9、进一步地，所述将纳米氧化铜颗粒附着于所述稀有金属氧化物微米突触结构上，得到表面具有微-纳阶层结构的钠离子电池正极材料，具体为：
10、将表面形成稀有金属氧化物微米突触结构的钠离子电池正极材料与纳米氧化铜颗粒按质量比为1:(0.005～0.05)混合均匀，烧结，过筛得到表面具有微-纳阶层结构的钠离子电池正极材料。
11、进一步地，所述烧结温度为200℃～300℃，烧结时间为0.5h～1h。
12、进一步地，所述将低表面能材料自组装在所述微-纳阶层结构上，得到表面具有微-钠-低表面能羽状仿生化结构的钠离子电池正极材料，具体为：
13、将表面具有微-纳阶层结构的钠离子电池正极材料、异丙醇和低表面能材料按质量比为1:(10～15):(0.01～0.1)混合均匀，在高压反应釜中，于90℃～95℃下保温4h～6h，离心分离，清洗，干燥，得到表面具有微-钠-低表面能羽状仿生化结构的钠离子电池正极材料。
14、进一步地，所述稀有金属氧化物为氧化钇、氧化锆或氧化铌中的一种，形貌为类球形，粒径为1μm～2μm。
15、进一步地，所述纳米氧化铜颗粒形貌为类球形，粒径为80nm～120nm。
16、进一步地，所述低表面能材料为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
17、进一步地，所述钠离子电池正极材料的粒径为8μm～11μm，所述钠离子电池正极材料为层状结构氧化物正极材料，化学通式为naxmoy，其中，m为mn、fe、co、ni、cu、zn中的一种或多种元素，0.5<x<1.5，y≥2，x和y满足电荷平衡。
18、一种钠离子电池正极材料，表面采用所述的表面仿生化处理方法进行处理，表面具有微-钠-低表面能羽状仿生化结构。
19、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
20、本专利技术提供的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，首先在钠离子电池正极材料表面形成稀有金属氧化物微米突触结构，然后将纳米氧化铜颗粒附着于稀有金属氧化物微米突触结构上，得到表面具有微-纳阶层结构的钠离子电池正极材料，最后将低表面能材料自组装在微-纳阶层结构上，得到表面具有微-钠-低表面能羽状仿生化结构的钠离子电池正极材料，该种表面结构为生物界的植物或者动物所具有的表面结构，该种表面结构具有超强的疏水性能，可以有效隔绝空气中的水分，以此来保护钠离子电池正极材料中的钠离子不与空气中的水分和二氧化碳进行反应，从而使钠离子电池正极材料具有良好的空气稳定性，进而提升钠离子电池正极材料的电化学性能，利于后期的存储和加工；微-钠-低表面能羽状仿生化结构在钠离子电池正极材料表面留存有足够的通道供钠离子进行迁移，不会影响钠离子电池正极材料的比容量。
21、进一步地，使用激光烧结法将稀有金属氧化物固定在钠离子电池正极材料表面，部分稀有金属氧化物将进入晶格，抑制金属离子迁移，有利于钠离子电池正极材料结构表层结构稳定，保证钠离子电池正极材料的循环性能稳定性。
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1.一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述在钠离子电池正极材料表面形成稀有金属氧化物微米突触结构，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述将纳米氧化铜颗粒附着于所述稀有金属氧化物微米突触结构上，得到表面具有微-纳阶层结构的钠离子电池正极材料，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述烧结温度为200℃～300℃，烧结时间为0.5h～1h。
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述将低表面能材料自组装在所述微-纳阶层结构上，得到表面具有微-钠-低表面能羽状仿生化结构的钠离子电池正极材料，具体为：
6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述稀有金属氧化物为氧化钇、氧化锆或氧化铌中的一种，形貌为类球形，粒径为1μm～2μm。
7.
8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述低表面能材料为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述钠离子电池正极材料的粒径为8μm～11μm，所述钠离子电池正极材料为层状结构氧化物正极材料，化学通式为NaxMOy，其中，M为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一种或多种元素，0.5<x<1.5，y≥2，x和y满足电荷平衡。
10.一种钠离子电池正极材料，其特征在于，表面采用权利要求1～9任一项所述的表面仿生化处理方法进行处理，表面具有微-钠-低表面能羽状仿生化结构。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述在钠离子电池正极材料表面形成稀有金属氧化物微米突触结构，具体为：
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述将纳米氧化铜颗粒附着于所述稀有金属氧化物微米突触结构上，得到表面具有微-纳阶层结构的钠离子电池正极材料，具体为：
4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述烧结温度为200℃～300℃，烧结时间为0.5h～1h。
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述将低表面能材料自组装在所述微-纳阶层结构上，得到表面具有微-钠-低表面能羽状仿生化结构的钠离子电池正极材料，具体为：
6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料表面仿生化处理方法，其特征在于，所述稀有金属氧化物为氧化钇、氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：张斌虎，崔淑杰，高峰，薛萌辉，李宝军，
申请(专利权)人：陕西彩虹新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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