【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于新能源材料，具体涉及一种双重改性的钠离子电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、最近，能源危机和环境污染大大推动了新能源储能的发展。在各种电池中，钠离子因其低成本、丰富的钠储量以及与锂离子电池类似的原因而具有较大的商业前景。在电池体系中，正极材料在成本、能量密度和循环寿命等方面对电池性能起决定性作用。其中，钠离子电池正极材料中的层状氧化物类因易于合成和具有高的平均电压被大家广泛研究。
2、但是层状氧化物在充放电过程中一方面尤其是在高压状态下容易发生结构坍塌从而导致循环稳定性较差，另一方面由于钠离子较大的半径阻碍其传输。为了解决以上问题，如公开号为cn116613306a的中国专利公开了层状氧化物正极材料、其制备方法、正极组合物、钠离子二次电池和用途，虽然此专利中描述了大量的可掺杂元素同时也做了大量对应的合成和测试，但是其电化学性能较差，比如首圈放电比容量最高只能达到134mah g-1，其循环保持率也较差；比如公开号为cn116495802a的中国专利公开了一种钠离子电池正极材料的制备方法及应用，通过溶胶凝胶和高温煅烧的方式制备钠离子电池层状氧化物，成功引入其他掺杂元素。但不足的是制备过程较为繁琐，同时得到的正极材料在低的电流密度下放电比容量较低(142.7mah g-1)；比如公开号为cn116425215a的中国专利公开了抑制过渡金属层滑移的钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法，通过引入具有较大离子半径的元素到碱金属层稳定晶体结构，抑制层间滑移，但是其电化学测试的电压区间仅为1.5-4.3v，同时
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的主要目的在于提供一种双重改性的钠离子电池正极材料，旨在解决现有钠离子电池正极材料循环性较差，以及传输动力学不佳的技术问题。本专利技术还提供了该双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、第一个方面，一种双重改性钠的离子电池正极材料，所述钠离子电池正极材料为层状结构，且其结构化学式为naxmganibcocmndb2ao2，其中，0.61≤x≤0.69，0.01≤a≤0.09，0≤b<0.3，0≤c<0.3，0.82≤d≤1，x+a＝0.7，b+c+d+2a＝1。
4、优选地，其中所述钠离子电池正极材料为层状锰基氧化物，空间群为p63/mmc。
5、第二个方面，一种前述双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：
6、1)按照配方要求，将钠源、镍源、钴源、锰源、镁源和硼源进行混合，得到前驱体粉末；
7、2)将步骤1)中制备得到的前驱体粉末压制成型，得到前驱体块体；
8、3)将前驱体块体进行热处理反应，然后在将热处理后的产物进行研磨得钠离子电池正极材料。
9、在某些具体的实施方式中，所述钠源是乙酸钠、碳酸钠、氢氧化钠中的至少一种；所述镍源是乙酸镍和氧化镍的至少一种；所述钴源是乙酸钴和氧化钴的至少一种；所述锰源是乙酸锰和氧化锰的至少一种；所述镁源和硼源是硼酸镁和硼化镁的至少一种。
10、在某些具体的实施方式中，所述混合的方式为球磨，球磨的转速为300r/min，球磨时间为3h。
11、在某些具体的实施方式中，所述热处理反应具体为：在空气气氛下分别在100℃-6h、400℃-5h和900℃-15h依次进行热处理。
12、在某些具体的实施方式中，所述钠源、镍源、钴源、锰源、镁源和硼源的摩尔比为0.63-0.69：0-0.17：0-0.17：0.60-1.00：0.01-0.07:0.01-0.14。
13、一种正极，所述正极包括正极集流体和设置在正极集流体一侧或两侧表面上的前述钠离子电池正极材料。
14、一种钠离子电池，包括前述的正极。
15、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：
16、1)本专利技术所提供的钠离子电池正极材料，通过同时引入镁离子和硼离子，使其分别占据碱金属层和过渡金属层，占据碱金属层的镁离子形成mgo6三棱柱支柱，可以有效稳定结构，提升钠离子电池在充放电过程中的循环稳定性；其次由于b-o键的键能较强，所以硼元素占据过渡金属位置后可以增大相邻的钠层，利于钠离子的快速传输，改善倍率性能；同时由于硼对于晶格氧的束缚作用，进一步抑制在高电压状态下(4.2v)的不可逆氧的氧化还原。引入的mg离子和b离子分别占据了碱金属层和过渡金属层，在增大钠离子层间距的同时对结构起到双重禁锢作用，对层状结构很大程度上起到保护作用，从而有效提升钠离子电池正极的循环性能。
17、2)本专利技术同时引入mg离子和b离子占据部分碱金属层和过渡金属层对钠离子层状氧化物进行双重改性，微观上一方面可以增大钠离子层间距有效提升钠离子传输动力学，另一方面可以缓减钠离子电池在循环过程中的结构坍塌，宏观上提升了钠离子电池的倍率性能和长循环性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种双重改性钠的离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料为层状结构，且其结构化学式为NaxMgaNibCocMndB2aO2，其中，0.61≤x≤0.69，0.01≤a≤0.09，0≤b<0.3，0≤c<0.3，0.82≤d≤1，x+a＝0.7，b+c+d+2a＝1。
2.根据权利要求1所述的双重改性的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料为层状锰基氧化物，空间群为P63/mmc。
3.一种根据权利要求1所述的双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源是乙酸钠、碳酸钠、氢氧化钠中的至少一种；所述镍源是乙酸镍和氧化镍的至少一种；所述钴源是乙酸钴和氧化钴的至少一种；所述锰源是乙酸锰和氧化锰的至少一种；所述镁源和硼源是硼酸镁和硼化镁的至少一种。
5.根据权利要求4所述的双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为球磨，球磨的转速为300r/min，球磨时间为3h。
6.根据权利要求5所述的双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述热处理反应具体为：在空气气氛下分别在100℃-6h、400℃-5h和900℃-15h依次进行热处理。
7.根据权利要求3所述的双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源、镍源、钴源、锰源、镁源和硼源的摩尔比为0.63-0.69：0-0.17:0-0.17:0.60-1.00:0.01-0.07:0.01-0.14。
8.一种正极，其特征在于，所述正极包括正极集流体和设置在正极集流体一侧或两侧表面上的权利要求1或2任一项所述的钠离子电池正极材料。
9.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求8所述的正极。
...【技术特征摘要】
1.一种双重改性钠的离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料为层状结构，且其结构化学式为naxmganibcocmndb2ao2，其中，0.61≤x≤0.69，0.01≤a≤0.09，0≤b<0.3，0≤c<0.3，0.82≤d≤1，x+a＝0.7，b+c+d+2a＝1。
2.根据权利要求1所述的双重改性的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料为层状锰基氧化物，空间群为p63/mmc。
3.一种根据权利要求1所述的双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的双重改性的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源是乙酸钠、碳酸钠、氢氧化钠中的至少一种；所述镍源是乙酸镍和氧化镍的至少一种；所述钴源是乙酸钴和氧化钴的至少一种；所述锰源是乙酸锰和氧化锰的至少一种；所述镁源和硼源是硼酸镁和硼化镁的...
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。