【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池正极材料领域，具体涉及一种高容量mg2+掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法。
技术介绍
1、钠离子电池是一种新型的可再充电电池技术，与传统的锂离子电池相比，其正极材料采用钠离子嵌入和释放来实现电池的充放电过程。随着可再生能源的快速发展和电动汽车的普及，对高容量、低成本、可持续能源储存系统的需求不断增加。钠离子电池作为一种具备潜力的能源储存解决方案，受到了广泛关注。相较于锂，钠是地壳中丰富的元素之一，其资源储量远远超过锂，因此在钠离子电池中使用钠作为电池的活性离子具有较低的成本和更好的可持续性。
2、正极材料是钠离子电池中至关重要的组成部分。为了实现高能量密度、长循环寿命和良好的安全性能，研究人员致力于开发具有优异性能的正极材料。这些材料应具备高的钠离子嵌入/释放能力、良好的电导率以及结构的稳定性和耐久性。钠离子电池的循环寿命和安全性是其商业化应用的关键因素。研究人员致力于改善钠离子电池的循环寿命，减轻容量衰减和结构破坏等问题，故可通过碳包覆、体相掺杂和电解液添加剂等手段来提高正极材料的电化学性能。
3、通过掺入其他化学元素，可以调整材料的电子结构，提高电子传导性能，减少电阻，从而提高电池的功率性能。元素掺杂可以优化材料的晶格结构，促进钠离子的嵌入和释放过程，从而提高电池的充放电速率和循环稳定性。通过合适的元素掺杂，可以实现更多的钠离子嵌入/释放，增加正极材料的比容量，提高电池的能量密度。
4、碳包覆层能够提供保护屏障，防止电极材料与电解液的直接接触，抑制材料的
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，工艺简单、成本低，且所得的锂钠复合钠离子电池正极材料具有更好的导电性、比容量、倍率特性和更长的循环寿命，具体方案如下：
2、一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，制备过程包含以下步骤：
3、（1）以酒精为溶剂，将镍铁锰前驱体、锂盐、镁盐和钠盐在球磨罐中进行湿混；所述镁盐按照镍铁锰前驱体、锂盐、和钠盐总质量的0.1-1 wt%进行混合，所述镁盐为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁、氟化镁、硅酸镁的任意一种或几种，所述镁盐的纯度≥99.5%，粒度为3-20um；
4、（2）将步骤(1)得到的产物经干燥箱干燥后于空气气氛下进行煅烧，得到一次煅烧产物；
5、（3）将步骤(2)得到的烧结材料进行粉碎并过400目筛；
6、（4）将步骤(3)得到的材料与碳源溶解于酒精后在球磨罐中进行混合；
7、（5）将步骤(4)得到的复合材料干燥后在氩气气氛下进行二次烧结，粉碎并过400目筛后得到碳包覆的锂钠复合钠离子正极材料。
8、步骤(1)中所述镍铁锰前驱体结构式为niafebmnc(oh)2，其中a：0-0.5；b：0-0.5；c:0-0.5；a+b+c=1，钠盐：镍铁锰前驱体：锂盐按照na：nfm：li=(0.95-1.03)：(1-x)：x，(x=0-0.5)的摩尔比进行称重混合。
9、步骤(1)中所述钠盐为碳酸氢钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、氧化钠或过氧化钠的任意一种或几种，锂盐为碳酸锂、磷酸锂、硫酸锂、氢氧化锂、氧化锂、过氧化锂、三氧化二锂、氯化锂的任意一种或几种。
10、步骤(1)中所述的钠盐的纯度≥99.5%，粒度为3-20 um，锂盐的纯度≥99.5%，粒度为3-20um，设置球磨罐转速为200-500 r/min，球磨时间为2-10 h。
11、步骤(2)中所述的一次煅烧温度为700 ℃-1000 ℃，烧结时间为10-24 h，烧结炉的升温速率设置为2-5 ℃/min。
12、步骤(4)中所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉、单宁酸、聚多巴胺或聚乙烯吡咯烷酮的任意一种或几种，碳源的包覆量为一烧材料质量的5-10%，设置球磨机转速为200-500 r/min，球磨时间为0.5-2 h。
13、步骤(5)中所述的二次煅烧温度为400 ℃-1000 ℃，煅烧时间为6-10 h，升温速率为2-5 ℃/min。
14、扣电制作：将上述获得的镁掺杂碳包覆正极材料组装为扣式电池，按照活性物质、导电炭黑和pvdf质量比为8:1:1进行混合，加入n-甲基吡咯烷酮溶液调制得到活性材料浆料，然后将该浆料均匀涂覆在铝箔上，100 ℃真空干燥6 h，经过辊压和裁片得到所用正极极片，以金属钠片为对电极，以1 mol/l naclo4的碳酸乙烯酯(ec)/碳酸二甲酯(dmc)(体积比1:1)溶液为电解液，以玻璃纤维为隔膜，在充满氩气的手套箱中进行扣式电池的组装。
15、相对于现有技术，本专利技术所述的制备镁掺杂碳包覆正极材料的方法，具有以下优势：通过与li+的复合，可以促使更多的钠离子进行脱嵌，增加正极材料的比容量，提高电池的能量密度，同时可以优化材料的晶格结构，从而提高电池的充放电速率和循环稳定性；mg2+掺杂可以抑制相变，起到三维支柱的作用，提高结构稳定性，抑制裂纹的生成，提高容量保持率。碳包覆可以有效地抑制nfm材料的结构破坏和溶解，在充放电循环过程中提供机械稳定性，从而显著提高电池的循环寿命；碳材料具有较高的热稳定性和耐热性，碳包覆层可以增加正极材料的热传导性能，提高电池的耐高温性能；此外，碳包覆层还可以减少正极材料与电解液的直接接触，降低了电极材料发生热失控等安全问题的风险。
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1.一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于，制备过程包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述镍铁锰前驱体结构式为NiaFebMnc(OH)2，其中a：0-0.5；b：0-0.5；c: 0-0.5；a+b+c=1，钠盐：镍铁锰前驱体：锂盐按照Na：NFM：Li=(0.95-1.03)：(1-x)：x，(x=0-0.5)的摩尔比进行称重混合。
3.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述钠盐为碳酸氢钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、氧化钠或过氧化钠的任意一种或几种，锂盐为碳酸锂、磷酸锂、硫酸锂、氢氧化锂、氧化锂、过氧化锂、三氧化二锂、氯化锂的任意一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的钠盐的纯度≥99.5%，粒度为3-20 um，锂盐的纯度≥99.5%，粒度为3-20um
5.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的一次煅烧温度为700 ℃-1000 ℃，烧结时间为10-24h，烧结炉的升温速率设置为2-5 ℃/min。
6.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、果糖、淀粉、单宁酸、聚多巴胺或聚乙烯吡咯烷酮的任意一种或几种，碳源的包覆量为一烧材料质量的5-10%，设置球磨机转速为200-500 r/min，球磨时间为0.5-2 h。
7.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中所述的二次煅烧温度为400 ℃-1000 ℃，煅烧时间为6-10h，升温速率为2-5 ℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于，制备过程包含以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述镍铁锰前驱体结构式为niafebmnc(oh)2，其中a：0-0.5；b：0-0.5；c: 0-0.5；a+b+c=1，钠盐：镍铁锰前驱体：锂盐按照na：nfm：li=(0.95-1.03)：(1-x)：x，(x=0-0.5)的摩尔比进行称重混合。
3.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述钠盐为碳酸氢钠、碳酸钠、磷酸钠、硝酸钠、氢氧化钠、氧化钠或过氧化钠的任意一种或几种，锂盐为碳酸锂、磷酸锂、硫酸锂、氢氧化锂、氧化锂、过氧化锂、三氧化二锂、氯化锂的任意一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种高容量镁离子掺杂锂钠复合钠离子电池层氧正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的钠盐的纯度≥9...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐国利，方明，曹栋强，任柯柯，黎惠钊，陈家栋，张冷培，
申请(专利权)人：乐普钠电新材料六安有限公司，
类型：发明
国别省市：
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