【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池材料，尤其涉及一种双功能修复钠电正极材料的方法及应用。
技术介绍
1、随着新能源汽车、清洁能源产业的快速发展，电化学储能也随之崛起。然而，受锂钴资源限制，使得锂离子电池在储能领域面临巨大挑战。钠离子电池具有资源和成本上的优势，是发展绿色、廉价、安全电化学储能系统的潜力替代者。
2、层状氧化物作为钠离子电池正极材料具有比容量高、电压平台高、振实密度高等优点，但由于钠元素比锂元素具有更强的活性，离子半径更大，因此钠离子层状氧化物具有很强的吸湿性，容易与空气中的水反应导致其失效。失效后的层状氧化物表面产生碳酸钠或氢氧化钠等杂质，这些强碱性的杂质不仅导致搅浆困难，而且表面杂质导致容量损失、钠离子传输困难，进而造成钠电池整体性能劣化。从资源回收利用的角度考虑，十分有必要修复失效钠电层状氧化物材料，使其能够重新应用在钠离子电池中。
3、目前最常用的修复方法是将失效层状氧化物粉体与含钠无机盐混合后重新煅烧恢复。cn112886084b公开了一种钠离子电池层状氧化物正极材料的修复方法，所述修复方法是将所述钠离子电池层状氧化物正极材料的粉体与助溶剂混合后煅烧来修复材料，所述方法中采用的助溶剂是硝酸钠或氢氧化钠或碳酸钠或氯化钠。
4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：失效后的层状氧化物表面产生碳酸钠或氢氧化钠等杂质，这些强碱性的杂质不仅导致搅浆困难，而且表面杂质导致容量损失、钠离子传输困难，进而造成钠电池整体性能劣化。
技术实现思路
2、本专利技术是这样实现的，一种双功能修复钠电正极材料的方法，包括以下步骤：
3、步骤一，利用元素分析仪icp测试失效钠离子电池层状氧化物正极材料粉体中钠离子元素的比例，用理论计量比减去测试计量比得到钠离子的缺失量；
4、步骤二，将失效的钠离子电池层状氧化物正极材料粉体与修复剂均匀混合；
5、步骤三，将混合材料进行煅烧，冷却后得到修复好的钠离子层状氧化物正极材料。
6、进一步，钠离子正极材料为层状氧化物材料，结构通式为：naxm1am2bo2；0.6≤x<1.1，a>0，b≥0，a+b＝1并使材料满足电中性。
7、进一步，m1为过渡金属元素，包括ti、mn、fe、co、ni、cu、zn的一种或几种；m2为非过渡金属元素，包括li、mg、al，b、nb、sn、zr、ca中的一种或几种。
8、进一步，修复剂含钠有机盐，包括柠檬酸三钠、苯酚钠、联苯钠、乙酰乙酸甲酯钠、油酸钠、l-酒石酸二钠、乳酸钠、乙醇钠、正丁醇钠、对苯二甲酸二钠、富马酸钠、乙酰水杨酸钠、顺丁烯二酸二钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、聚甲基丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠中至少一种。
9、进一步，修复剂中钠离子与缺失量的摩尔比为1：1～1：1.2；
10、进一步，步骤二采用球磨方法均匀混合，转速为100～600rpm，球磨时间为1～48小时。
11、进一步，步骤三中煅烧环境为氮气或者氩气气氛。
12、进一步，步骤三中煅烧温度为300～900℃，烧结时间为1-12h。
13、本专利技术的另一目的是提供一种由上述双功能修复钠电正极材料的方法得到的双功能修复钠电正极材料。
14、本专利技术的另一目的是提供一种双功能修复钠电正极材料在钠离子二次电池中的应用。
15、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
16、第一，本专利技术采用双功能修复钠离子正极材料的方法，效果显著，处理工艺简单，包覆用的含钠有机盐廉价易得，适合大规模工业生成中应用。含钠有机盐一方面可以补充失效层状氧化物中损失的钠元素，达到恢复其容量的效果。另一方面含钠有机盐在惰性气氛中高温下会在其表面分解成碳材料，形成的碳材料包覆层可以降低其被电解液副产物的侵蚀风险，维护其结构稳定性及材料的循环稳定性。
17、通过廉价易得的含钠有机盐双功能修复钠电正极材料，有效提升钠电层状氧化物的稳定性，对钠离子电池的商业大规模应用创造了有利条件。
18、第二，本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：本专利技术的技术方案可以有效地修复失效的钠电正极材料，避免造成的经济损失，这样可以有效降低钠离子电池的生产成本。
19、本专利技术的技术方案填补了国内外业内技术空白：本专利技术的技术方案首次提出双功能修复钠电正极的方案，不仅起到节约资源的作用，而且在修复过程中还起了提升性能的作用，一举两得，填补了在修复钠电正极材料方面的技术空白。
20、第三，本专利技术提供的双功能修复钠电正极材料的方法带来了以下几个显著的技术进步：
21、1)有效修复失效钠离子电池正极材料：通过精确测量并补充缺失的钠离子，这种方法能够有效恢复失效的钠离子电池层状氧化物正极材料的性能。这种修复手段延长了电池材料的使用寿命，减少了电池废弃物，对环境保护具有重要意义。
22、2)提高电池性能和可靠性：通过修复过程，不仅补充了缺失的钠离子，还能优化材料的结构和电化学性能。这有助于改善电池的充放电能力、循环稳定性和能量密度。
23、3)多样化的材料适用性：这种方法适用于多种层状氧化物材料，其中包括多种过渡金属和非过渡金属元素。这种广泛的适用性使其能够修复多种类型的钠离子电池正极材料。
24、4)环境友好的修复剂：使用的修复剂包括多种钠有机盐，这些材料一般环境友好，相比使用有害化学品更安全。此外，修复剂中钠离子与缺失量的精确摩尔比控制，确保了修复过程的高效性和精度。
25、5)优化的处理工艺：通过球磨和煅烧工艺的优化，如控制球磨的转速和时间，以及煅烧的温度和气氛，使得修复过程更加精细和高效，确保了修复材料的高质量。
26、6)成本效益的提升：通过修复而非更换电池正极材料，显著降低了电池的维护和更换成本。同时，这种方法减少了对新材料的需求，有助于降低整体的制造成本。
27、本专利技术提供的双功能修复方法在延长电池寿命、提高性能、材料适用性、环境友好性和成本效益方面带来了显著的技术进步。
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1.一种双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，钠离子正极材料为层状氧化物材料，结构通式为：NaxM1aM2bO2；0.6≤x<1.1，a>0，b≥0，a+b＝1并使材料满足电中性。
3.如权利要求2所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，M1为过渡金属元素，包括Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种或几种；M2为非过渡金属元素，包括Li、Mg、Al，B、Nb、Sn、Zr、Ca中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，修复剂含钠有机盐，包括柠檬酸三钠、苯酚钠、联苯钠、乙酰乙酸甲酯钠、油酸钠、L-酒石酸二钠、乳酸钠、乙醇钠、正丁醇钠、对苯二甲酸二钠、富马酸钠、乙酰水杨酸钠、顺丁烯二酸二钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺四乙酸四钠、聚甲基丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠中至少一种。
5.如权利要求1所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，修复剂中钠离子与缺失量的摩尔比为1：1～1：1
6.如权利要求1所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，步骤二采用球磨方法均匀混合，转速为100～600rpm，球磨时间为1～48小时。
7.如权利要求1所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，步骤三中煅烧环境为氮气或者氩气气氛。
8.如权利要求1所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，步骤三中煅烧温度为300～900℃，烧结时间为1-12h。
9.一种由权利要求1～8任一项所述的双功能修复钠电正极材料的方法得到的双功能修复钠电正极材料。
10.一种如权利要求9所述的双功能修复钠电正极材料在钠离子二次电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，钠离子正极材料为层状氧化物材料，结构通式为：naxm1am2bo2；0.6≤x<1.1，a>0，b≥0，a+b＝1并使材料满足电中性。
3.如权利要求2所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，m1为过渡金属元素，包括ti、mn、fe、co、ni、cu、zn的一种或几种；m2为非过渡金属元素，包括li、mg、al，b、nb、sn、zr、ca中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的双功能修复钠电正极材料的方法，其特征在于，修复剂含钠有机盐，包括柠檬酸三钠、苯酚钠、联苯钠、乙酰乙酸甲酯钠、油酸钠、l-酒石酸二钠、乳酸钠、乙醇钠、正丁醇钠、对苯二甲酸二钠、富马酸钠、乙酰水杨酸钠、顺丁烯二酸二钠、乙二胺四乙酸二钠、乙二胺...
【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，汪东煌，姜继成，周爱军，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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