【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，涉及锂钠电池，尤其涉及一种高比容锂钠复合正极材料、双离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、基于钠电层状氧化物与锂电层状氧化物技术生产路线相似，技术转化易，目前可商业化钠电正极主要是层状氧化物。
2、钠电层状氧化物虽然成本低、综合性能优异，但容量相对较低，在不影响钠电成本的情况下，可将部分钠离子替换成锂离子，兼顾成本优势的同时，提升材料容量。然而大多锂钠复合正极材料中的锂离子不作为迁移离子，这是因为锂离子难以与大多过渡金属分离从而形成了含锂离子的过渡金属层；单电解质盐不利于双离子迁移，即使锂离子处于迁移层，仍然无法发挥其相应的容量；钠离子与石墨层之间的相互作用弱，难以与石墨形成稳定的插层化合物，而锂离子则相反。
3、综上，锂钠复合正极材料及基于锂钠复合正极材料的双离子电池还有许多问题有待改善。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种高比容锂钠复合正极材料、双离子电池及其制备方法，本专利技术的锂钠复合正极材料具备有序规则的锂离子迁移通道，基于锂钠复合正极的双离子电池可同时发挥出锂、钠离子相应的容量。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术首先提供了一种高比容锂钠复合正极材料，所述锂钠复合正极材料以镍源、锰源、钠源和锂源作为反应原料，通过固相反应法制备而成；其中，ni和mn的总摩尔数为1，na和li的总摩尔数为0.5-0.9。
4、作为本专利技术的一种优选方
5、作为本专利技术的一种优选方案，所述锰源为碳酸锰、氧化锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰中的一种或几种。
6、作为本专利技术的一种优选方案，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、氯化锂、硫酸锂中的一种或几种。
7、作为本专利技术的一种优选方案，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、氯化钠、硫酸钠中的一种或几种。
8、本专利技术还提供了上述的高比容锂钠复合正极材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
9、a)将钠源、锂源、锰源与镍源加入球磨罐，加入溶剂进行球磨；
10、b)球磨结束后将均匀分散的粉末真空干燥，得到层状氧化物前驱体；
11、c)将步骤b)得到的层状氧化物前驱体研磨均匀，放置管式炉中高温烧结得到锂钠复合正极材料。
12、本专利技术再提供了一种双离子电池，所述双离子电池包括正极，负极，电解液与隔膜，所述正极包括正极集流体与涂覆在正极集流体上的上述的锂钠复合正极材料活性物质；所述负极包括负极集流体与涂覆在负极集流体上的负极活性材料活性物质；所述电解质包括锂盐、钠盐、有机溶剂和添加剂。
13、作为本专利技术的一种优选方案，涂覆在正极集流体上的正极浆料按质量百分比计量，锂钠复合正极材料活性物质15％-95％，粘结剂1％-10％，导电剂1％-10％；涂覆在负极集流体上的负极浆料按质量百分比计量，负极材料活性物质15％-95％，粘结剂1％-10％，导电剂1％-10％。
14、作为本专利技术的一种优选方案，所述电解液中，按质量百分比计量，锂盐5％-20％，钠盐5％-20％，有机溶剂20％-80％，添加剂1％-10％；钠盐包括高氯酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠、双(氟代磺酰基)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或几种，锂盐包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(氟代磺酰基)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或几种。
15、本专利技术最后提供了上述的双离子电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
16、1)制浆，将锂钠复合正极材料活性物质、导电剂与粘结剂均匀分散在搅拌罐中，得到正极浆料；将负极材料活性物质、导电剂与粘结剂均匀分散在搅拌罐中，得到负极浆料；
17、2)涂布，将步骤1)中的正极浆料转移至正极集流体上，负极浆料转移至负极集流体上，利用涂布机将浆料均匀涂覆在集流体上，得到涂覆了浆料的正极集流体与负极集流体；
18、3)涂覆了浆料的正极集流体与负极集流体真空干燥，制得正极极片和负极极片；
19、4)将锂盐、钠盐、溶剂与添加剂在真空搅拌罐中均匀分散，得到锂钠复合双离子电解液；
20、5)将步骤3)中制得的正极极片和负极极片进行辊压、模切，装配、注液后得到锂钠复合双离子扣式电池。
21、在本专利技术中，锂钠复合正极在双离子电池中能够同时发挥两种离子的容量。
22、钠比锂更易与过渡金属分离形成层状结构，而目前仅发现ni、co、mn三种元素能够与锂离子组成层状氧化物，实现可逆充放电。因此，将ni、co、mn作为过渡金属氧化层，可同时为锂离子和钠离子提供稳定的离子迁移通道。
23、硬碳是由大量无序的微晶碳层随机堆叠而成，一部分碳层平行排列形成石墨微晶区，另一部分碳层杂乱无序排列形成纳米尺寸的微孔区。经科研工作者的研究，发现硬碳储锂和储钠在硬碳中的充放电曲线极为相似，锂离子和钠离子在硬碳中的嵌入/脱出机理相似。以硬碳作为负极，可以同时满足充放电过程中钠离子和锂离子在其表面吸附、嵌入以及孔隙之间的填充。
24、外电场的作用下，电解液中的阴阳离子会发生定向迁移，一种电解质盐仅能运输一种离子，难以彻底发挥双离子复合正极材料的容量。采用双离子电解质，可同时运输两种离子，彻底发挥双离子复合正极材料的容量。
25、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
26、1)本专利技术的锂钠复合正极材料(ln-nm)的锂钠离子均可与过渡金属分离，作为迁移离子提供容量。
27、2)本专利技术的锂钠复合正极材料(ln-nm)的扣式电池，可充分发挥两种离子的容量性能，其放电克容量高达172.00mah/g。
28、3)本专利技术的锂钠复合正极材料具备有序规则的锂离子迁移通道，基于锂钠复合正极的双离子电池可同时发挥出锂、钠离子相应的容量。
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1.一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述锂钠复合正极材料以镍源、锰源、钠源和锂源作为反应原料，通过固相反应法制备而成；其中，Ni和Mn的总摩尔数为1，Na和Li的总摩尔数为0.5-0.9。
2.根据权利要求1所述的一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述镍源为碳酸镍、氧化镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述锰源为碳酸锰、氧化锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、氯化锂、硫酸锂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、氯化钠、硫酸钠中的一种或几种。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的高比容锂钠复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.一种双离子电池，其特征在于，所述双离子电池包括正极，负极，电解液与隔膜，所述正极包括正
8.根据权利要求7所述的一种双离子电池，其特征在于，涂覆在正极集流体上的正极浆料按质量百分比计量，锂钠复合正极材料活性物质15％-95％，粘结剂1％-10％，导电剂1％-10％；涂覆在负极集流体上的负极浆料按质量百分比计量，负极材料活性物质15％-95％，粘结剂1％-10％，导电剂1％-10％。
9.根据权利要求7所述的一种双离子电池，其特征在于，所述电解液中，按质量百分比计量，锂盐5％-20％，钠盐5％-20％，有机溶剂20％-80％，添加剂1％-10％；钠盐包括高氯酸钠、六氟砷酸钠、四氟硼酸钠、六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠、双(氟代磺酰基)亚胺钠、双(三氟甲基磺酰)亚胺钠中的一种或几种，锂盐包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(氟代磺酰基)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或几种。
10.一种如权利要求7所述的双离子电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述锂钠复合正极材料以镍源、锰源、钠源和锂源作为反应原料，通过固相反应法制备而成；其中，ni和mn的总摩尔数为1，na和li的总摩尔数为0.5-0.9。
2.根据权利要求1所述的一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述镍源为碳酸镍、氧化镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸镍中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述锰源为碳酸锰、氧化锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸锰中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述锂源为碳酸锂、氢氧化锂、硝酸锂、氯化锂、硫酸锂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种高比容锂钠复合正极材料，其特征在于，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠、硝酸钠、氯化钠、硫酸钠中的一种或几种。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的高比容锂钠复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.一种双离子电池，其特征在于，所述双离子电池包括正极，负极，电解液与隔膜，所述正极包括正极集流体与涂覆在正极集流体上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：屠芳芳，龚玮，姜媛媛，相佳媛，蔡佳文，肖辉，韦芳芳，陈建，
申请(专利权)人：浙江南都电源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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