【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池正极材料，具体涉及一种改性层状氧化物钠离子电池正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、钠离子电池因具有与锂离子电池类似的“摇椅式”存储机制，以及原料丰富、价格低廉等优势，在过去10年里，钠离子电池作为锂离子电池的补充品，其逐渐成为大规模储能的关注热点。钠离子电池中正极材料作为提供电压与容量的载体，是钠离子电池的重要组成部分，也是当前钠离子电池发展的关键所在，可以说正极材料性能的上限决定钠离子电池的电化学性能的上限。钠离子电池正极材料目前有层状氧化物、聚阴离子类和普鲁士蓝类似物等。其中，层状氧化物由于合成简单，性能优异是目前钠离子电池正极材料研究的热点之一。
2、界面是正极材料首先发生电化学反应的场所，电极电解液的界面劣化是造成循环寿命衰减的首要因素，同样地，正极材料自身的结构稳定性也非常重要，就层状氧化物而言，特别是o3型的层状氧化物，在na+嵌入/脱出过程中会造成较大的体积变化，由此可能会造成材料颗粒的破碎，引发更多的界面副反应，此过程消耗活性钠离子，导致晶体结构的稳定性和电化学性能严重恶化。包覆被认为是提升正极材料电化学性能的有效手段，包覆层可以在电极和电解液之间构建物理屏障，从而抑制电极和电解液界面处的副反应、维持材料结构稳定性、延长电池服役周期，所以已被广泛用于改善电极材料的性能。
3、电极材料表面包覆改性方法有很多种，包括固相复合法、溶胶凝胶法、水热/溶剂热包覆等。不同的改性方法都可以在本体材料表面生成包覆物质，但每种包覆方法具有不同的包覆路线和包覆工艺。在溶胶凝胶法
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，针对当前大多数包覆方法存在的包覆材料分布不均、包覆效果不明显等问题，该方法能够在层状氧化物钠离子电池正极材料表面建立均匀、完整的包覆层，操作简单且重复性好。
2、为解决上述技术问题，本专利技术包括以下步骤：
3、（1）将包覆剂加入醇溶剂中，得到浓度为0.05～0.5mol/l的包覆剂溶液，再向其中加入过渡金属草酸盐，搅拌均匀，得到悬浊液，所述包覆剂为含铝的包覆剂、含钛的包覆剂和含硅的包覆剂中的一种；
4、（2）将悬浊液在反应釜中加热进行反应，控制温度为120～180℃，反应时间为2～8小时，将反应完成物进行离心、洗涤、干燥，得到包覆的过渡金属草酸盐；
5、（3）将包覆的过渡金属草酸盐与钠源充分混合后，在空气气氛中预烧，控制预烧温度为350～550℃，预烧时间为3～9小时；再升温至700～1000℃进行煅烧，煅烧时间为15～28小时，得到改性层状氧化物钠离子电池正极材料。
6、优选地，所述的步骤（1）中，过渡金属草酸盐的化学通式为mc2o4·xh2o，m选自fe或ni或mn之一种。
7、优选地，所述的步骤（1）中，含铝的包覆剂包括三正丁氧基铝或三乙醇铝之一种；含钛的包覆剂包括钛酸甲酯或钛酸四丁酯或钛酸四乙酯之一种；含硅的包覆剂包括正硅酸丁酯或硅酸异丙酯之一种。
8、优选地，所述的步骤（1）中，含铝的包覆剂为三正丁氧基铝；含钛的包覆剂为钛酸四丁酯；含硅的包覆剂为正硅酸丁酯。
9、优选地，所述的步骤（1）中，醇溶剂为乙醇或甲醇或异丙醇或乙二醇之一种。
10、优选地，所述的步骤（1）中，过渡金属草酸盐与包覆剂的摩尔比为1：1.5～2.5。
11、优选地，所述的步骤（3）中，包覆的过渡金属草酸盐与钠源的质量比为1:1.03～1.1。
12、优选地，所述的步骤（3）中，钠源为碳酸钠或碳酸氢钠或氢氧化钠之一种。
13、采用了上述技术方案后，本专利技术具有以下有益效果：
14、（1）本专利技术通过在层状氧化物钠离子电池正极材料表面进行均匀的包覆，包覆层可以有效提高材料界面的稳定性，隔离正极材料表面与电解液之间的副反应、抑制金属离子的溶解、优化材料的循环性能，并提高材料的安全性能。
15、（2）在高温煅烧过程中，草酸盐在高温下分解产生二氧化碳气体，材料形成孔状结构，这种多孔结构有利于电解液的充分和快速浸润，在钠离子的脱出和嵌入过程中提供了更短的扩散通道，从而改善了钠离子电池的倍率性能。另外，多孔结构还有利于改善循环过程中由于应力集中导致的颗粒破碎，从而改善循环性能。
16、（3）本专利技术采用水热/溶剂热法进行包覆，得益于高温高压的环境，包覆层往往能达到均匀的纳米级包覆层，包覆层的化学计量也可以相对精准的控制。
17、（4）本专利技术的制备方法操作简单，易于控制，普适性好，且反应条件温和，设备条件要求低，成本低廉，易于工业化生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，过渡金属草酸盐的化学通式为MC2O4·xH2O，M选自Fe或Ni或Mn之一种。
3.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，含铝的包覆剂包括三正丁氧基铝或三乙醇铝之一种；含钛的包覆剂包括钛酸甲酯或钛酸四丁酯或钛酸四乙酯之一种；含硅的包覆剂包括正硅酸丁酯或硅酸异丙酯之一种。
4.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，含铝的包覆剂为三正丁氧基铝；含钛的包覆剂为钛酸四丁酯；含硅的包覆剂为正硅酸丁酯。
5.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，醇溶剂为乙醇或甲醇或异丙醇或乙二醇之一种。
6.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中
7.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，包覆的过渡金属草酸盐与钠源的质量比为1:1.03～1.1。
8.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，钠源为碳酸钠或碳酸氢钠或氢氧化钠之一种。
9.一种改性层状氧化物钠离子电池正极材料，其特征在于，所述改性的层状氧化物钠离子电池正极材料由权利要求1～8中任一项所述的方法制得。
10.一种如权利要求9所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的应用，其特征在于，将其用于钠离子电池正极。
...【技术特征摘要】
1.一种改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，过渡金属草酸盐的化学通式为mc2o4·xh2o，m选自fe或ni或mn之一种。
3.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，含铝的包覆剂包括三正丁氧基铝或三乙醇铝之一种；含钛的包覆剂包括钛酸甲酯或钛酸四丁酯或钛酸四乙酯之一种；含硅的包覆剂包括正硅酸丁酯或硅酸异丙酯之一种。
4.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，含铝的包覆剂为三正丁氧基铝；含钛的包覆剂为钛酸四丁酯；含硅的包覆剂为正硅酸丁酯。
5.根据权利要求1所述的改性层状氧化物钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：田瑾，文晨旭，钟玉雪，国钦瑞，张乐鉴，张大山，刘海强，
申请(专利权)人：山东海化集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。