【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及正极材料加工，具体涉及一种钠离子电池层状正极材料的制备方法。
技术介绍
1、随着能源需求的不断增长和可再生能源的广泛应用，储能技术在电网稳定性和可持续能源供应方面变得越来越重要。钠离子电池作为一种新型的储能技术，因其相对较低的成本和丰富的钠资源备受关注。在钠离子电池中，正极材料的性能对电池性能和循环寿命有着重要影响。层状结构的正极材料因其优异的电化学性能和储能特性成为研究热点。
2、现有技术中的钠离子生产制备时，钠离子电池正极材料的性能对钠离子电池循环性能的影响非常显著，现有的钠离子正极材料的电子电导率低，导致了电极材料在电化学过程中存在反应动力学慢，并且由于钠离子质量较重且半径较大，在充放电过程中，钠离子在正极材料上往复脱/嵌，对正极材料造成不可逆的结构变形，钠离子电池电极材料循环前后有较大的体积膨胀变化，会使得电池循环性能下降，钠离子正极材料的容量、循环容量保有率有待进一步提高。
3、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，用于解决现有技术中钠离子电池正极材料的容量与循环容量保有率有待进一步提高的技术问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、将四水合硝酸锰、六水合硝酸钴、九水合硝酸铁和乙二醇加入到高压反应釜中搅拌，高压反应釜温度升高至190-
5、s2、将前驱体一、碳酸钠、前驱体二、偏铝酸钠、无水乙醇加入到球磨机中，球磨混合60-90min，将其转移到温度为70-80℃的干燥箱中，待溶剂挥发完成之后，得到混合料；
6、s3、对混合料进行压片煅烧，制备得到正极片粗品；
7、s4、将氧化石墨烯、磷酸铝、正极片粗品、1-甲基咪唑磷酸二氢盐和纯化水加入到烧杯中超声分散60-90min，抽滤，滤饼转移到90-100℃烘箱中，干燥至恒重，得到复合料；
8、s5、将复合料、导电炭黑与聚偏氟乙烯混合均匀，进行热压处理得到正极材料。
9、进一步的，步骤s1中四水合硝酸锰、六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、乙二醇和氨水的用量比为2.5g:2.9g:4.0g:40ml:12ml，所述氨水的质量浓度为20-25％，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至50-60℃，陈化8-10h，抽滤，滤饼用纯化水洗涤至中性，将其转移到温度为80-90℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到前驱体一。
10、进一步的，所述前驱体二的制备方法为：将碳纳米管分散液、1-丙基-2,3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氟化钠、草酸、偏钒酸钠加入到高压反应釜中，高压反应复温度升高至170-180℃，保温反应10-12h，后处理得到前驱体二粗品，前驱体二粗品铺放到管式炉中进行高温煅烧，得到前驱体二。
11、进一步的，所述碳纳米管分散液、1-丙基-2,3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氟化钠、草酸、偏钒酸钠的用量比为54g:3.6g:1g:4.3g:1.9g，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用纯化水和无水乙醇洗涤3次，将滤饼转移到温度为60-80℃的干燥箱中真空干燥至恒重，得到前驱体二粗品；所述高温煅烧操作包括：管式炉在氮气氛围保护下，其温度先以5℃/min速率升高至120℃，保温20-30min，再以5℃/min速率升高至300℃，保温30-40min，然后以3℃/min升温至700℃，保温煅烧6h，管式炉自然降温至室温，得到前驱体二。
12、进一步的，所述碳纳米管分散液的制备方法为：将1-甲基咪唑磷酸二氢盐、多壁碳纳米管和纯化水按用量比2g:0.8g:5ml加入到三口烧瓶中超声分散40-60min，得到碳纳米管分散液。
13、进一步的，步骤s2中前驱体一、碳酸钠、前驱体二、偏铝酸钠、无水乙醇的用量比为4g:1g:3g:1g:30ml。
14、进一步的，步骤s3中的压片煅烧操作包括：将混合料均匀铺放到模具中，模具压力升高至25-30mpa，压制成厚度为0.3-0.5mm的薄片，薄片转移到马弗炉中，马弗炉的温度以5℃/min的速率升高至1000-1100℃，保温煅烧12-14h，自然降温至室温，研磨，过200目筛网，得到正极材料粗品。
15、进一步的，步骤s4中氧化石墨烯、磷酸铝、正极片粗品、1-甲基咪唑磷酸二氢盐和纯化水的用量比为2g:1g:5g:1.3g:30ml。
16、进一步的，步骤s5中复合料、导电炭黑与聚偏氟乙烯的用量比为7g:1-2g:1-2g，所述热压处理操作包括：将复合料、导电炭黑与聚偏氟乙烯组成的混合料均匀铺放到模具中，模具压力升高至25-30mpa，温度升高至850-950℃，保温保压处理2-4h，自然降温至室温后，模具压力降低至常压，得到厚度为20-30nm的正极材料。
17、本专利技术具备下述有益效果：
18、1、本专利技术的钠离子电池正极材料在制备过程中，通过四水合硝酸锰、六水合硝酸钴、九水合硝酸铁在氨水的作用下，反应生成锰、钴、铁氢氧化物沉淀的前驱体一，在后续制备正极片粗品时，在高温作用下，锰、钴、铁氢氧化物被氧化形成锰、钴、铁氧化物；金属元素铁的掺入，在高温作用下，改变了氧化物的晶体结构，创造出更多的活性位点和储钠离子的空间，进而产生更多的嵌入/脱嵌位点，从而提高电池的储能能力；金属元素铁的引入，在电池储能过程中，所制备的正极材料可以通过多条路径与钠离子发生相互作用，丰富了电化学反应机制，多元化的电化学反应机制可以提供更多的储钠途径，有助于提高电池的能量密度；并且金属元素铁的引入还能够提高氧化物的结构稳定性，减缓材料在长时间循环中的晶格变化和损伤，有助于延长电池的寿命和循环性能。
19、2、本专利技术的钠离子电池正极材料在制备过程中，多壁碳纳米管通过在1-甲基咪唑磷酸二氢盐的水溶液进行超声分散，制备成多壁碳纳米管均匀分散的水溶液，然后1-丙基-2,3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氟化钠、草酸、偏钒酸钠在碳纳米管分散液反应，咪唑磷酸离子与多壁碳纳米管表面的π电子间存在的非共价静电相互作用促进多壁碳纳米管在水溶液中分散，并交联形成三维网络结构，并且在静电作用下，咪唑磷酸离子诱导阴离子分散在多壁碳纳米管交联的三维网络的空隙中，在多壁碳纳米管交联三维网络的位阻效应与静电吸附效应，制备出碳纳米管包覆的氟磷酸钒钠；反应过程中的多壁碳纳米管在稳定的分散体系中进行，有效的避免了在反应过程中多壁碳纳米管团聚，氟磷酸钒钠以“生长”的形成负载在躲避碳纳米上，使得氟磷酸钒钠与多壁碳纳米管均匀分散在一起；在高温作用下，氟磷酸钒钠晶体结构发生变化，其稳定性提升，优化前驱体二的结构，提高其稳定性，并减缓材料在电池循环过程中的晶格损害和结构变化，从而延本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠离子电池层状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所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中四水合硝酸锰、六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、乙二醇和氨水的用量比为2.5g:2.9g:4.0g:40mL:12mL，所述氨水的质量浓度为20-25％，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至50-60℃，陈化8-10h，抽滤，滤饼用纯化水洗涤至中性，将其转移到温度为80-90℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到前驱体一。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体二的制备方法为：将碳纳米管分散液、1-丙基-2,3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氟化钠、草酸、偏钒酸钠加入到高压反应釜中，高压反应复温度升高至170-180℃，保温反应10-12h，后处理得到前驱体二粗品，前驱体二粗品铺放到管式炉中进行高温煅烧，得到前驱体二。
4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管分散液、1-丙基-2,3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氟化钠
5.根据权利要求3所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管分散液的制备方法为：将1-甲基咪唑磷酸二氢盐、多壁碳纳米管和纯化水按用量比2g:0.8g:5mL加入到三口烧瓶中超声分散40-60min，得到碳纳米管分散液。
6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中前驱体一、碳酸钠、前驱体二、偏铝酸钠、无水乙醇的用量比为4g:1g:3g:1g:30mL。
7.根据权利要求1所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中的压片煅烧操作包括：将混合料均匀铺放到模具中，模具压力升高至25-30MPa，压制成厚度为0.3-0.5mm的薄片，薄片转移到马弗炉中，马弗炉的温度以5℃/min的速率升高至1000-1100℃，保温煅烧12-14h，自然降温至室温，研磨，过200目筛网，得到正极材料粗品。
8.根据权利要求1所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中氧化石墨烯、磷酸铝、正极片粗品、1-甲基咪唑磷酸二氢盐和纯化水的用量比为2g:1g:5g:1.3g:30mL。
9.根据权利要求1所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S5中复合料、导电炭黑与聚偏氟乙烯的用量比为7g:1-2g:1-2g，所述热压处理操作包括：将复合料、导电炭黑与聚偏氟乙烯组成的混合料均匀铺放到模具中，模具压力升高至25-30MPa，温度升高至850-950℃，保温保压处理2-4h，自然降温至室温后，模具压力降低至常压，得到厚度为20-30nm的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池层状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所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中四水合硝酸锰、六水合硝酸钴、九水合硝酸铁、乙二醇和氨水的用量比为2.5g:2.9g:4.0g:40ml:12ml，所述氨水的质量浓度为20-25％，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至50-60℃，陈化8-10h，抽滤，滤饼用纯化水洗涤至中性，将其转移到温度为80-90℃的干燥箱中，干燥至恒重，得到前驱体一。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体二的制备方法为：将碳纳米管分散液、1-丙基-2,3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氟化钠、草酸、偏钒酸钠加入到高压反应釜中，高压反应复温度升高至170-180℃，保温反应10-12h，后处理得到前驱体二粗品，前驱体二粗品铺放到管式炉中进行高温煅烧，得到前驱体二。
4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管分散液、1-丙基-2,3-甲基咪唑四氟硼酸盐、氟化钠、草酸、偏钒酸钠的用量比为54g:3.6g:1g:4.3g:1.9g，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用纯化水和无水乙醇洗涤3次，将滤饼转移到温度为60-80℃的干燥箱中真空干燥至恒重，得到前驱体二粗品；所述高温煅烧操作包括：管式炉在氮气氛围保护下，其温度先以5℃/min速率升高至120℃，保温20-30min，再以5℃/min速率升高至300℃，保温30-40min，然后以3℃/min升温至700℃，保温煅烧6h，管式...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘培松，吴光渔，
申请(专利权)人：安徽南都华拓新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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