一种高稳定性P2相钠离子电池层状正极材料的制备方法技术

技术编号：40950194 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-18 20:24

本发明专利技术涉及一种高稳定性P2相钠离子电池层状正极材料的制备方法，属于钠离子电池正极材料技术领域。本发明专利技术根据目标产物的化学式为Na1.05xLiyNi0.33‑0.5y‑zNzMn0.67O2中各金属元素的摩尔比，将钠盐、氧化镍、氧化锰、锂盐和金属N氧化物研磨混匀，压片得到混合物片；其中N为Zn或Mg，Na、Ni、Mn、Li、金属N的摩尔比为1.05x:0.33‑0.5y‑z:0.67:y:z，0.57≤x≤0.67，0.05≤y≤0.15，0.05≤z≤0.15；将混合物片匀速升温至温度850～950℃，恒温焙烧12～15h，随炉冷却至温度不高于150℃得到P2相钠离子电池层状正极材料。本发明专利技术掺杂的多金属元素协同有效抑制P2‑O2相变，形成稳定的晶体结构，从而实现更优异的电化学性能。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高稳定性p2相钠离子电池层状正极材料的制备方法，属于钠离子电池正极材料。

技术介绍

1、钠离子电池作为替代锂离子电池的新型二次电池，已经引起研究者的广泛关注，特别是其具有成本低、资源丰富、安全性高等优势。p2相镍锰基层状正极材料具有较高的理论比容量，价格低廉，制备简单等优点而成为钠离子电池正极材料的重要组成部分，但是其循环稳定性差，尤其在高电压循环过程中。钠离子在脱出过程时引起的p2到o2的相变以及钠离子/空位的有序化使得材料结构的不稳定性。目前提升循环稳定性的方法主要有体相元素掺杂，通过体相均匀掺杂可以有效抑制相变，甚至可实现零应力或无相变，但是在循环过程中仍会产生裂纹，最终造成容量的衰退。目前已经证实的掺杂效果较好的两种元素zn、mg，在高电压、长循环过程中会发生元素偏析从而形成沉淀相，这种沉淀相能有效地抑制裂纹、提升材料循环稳定性。但是这种沉淀相达到一定程度会随着循环的时间增长而发生退化，所以材料的循环稳定性最终仍会下降。

技术实现思路

1、针对当前p2相镍锰基层状正极材料存在的循环稳定性不足等问题，本专利技术提出一种高稳定性p2相钠离子电池层状正极材料的制备方法，即采用多元素(li和金属元素n)共掺杂，掺杂元素li不仅会抑制住金属元素n的迁移，而且二者的协同作用完美的抑制p2-o2相变,形成稳定的晶体结构，最终实现更优异的电化学性能，使钠离子电池层状正极材料具有优异的循环稳定性。

2、一种高稳定性p2相钠离子电池层状正极材料的制备方法，具体步骤如下：

3、(1)根据目标产物的化学式为na1.05xliyni0.33-0.5y-znzmn0.67o2中各金属元素的摩尔比，将钠盐、氧化镍、氧化锰、锂盐和金属n氧化物研磨混匀，压片得到混合物片；其中n为zn或mg，na、ni、mn、li、金属n的摩尔比为1.05x:0.33-0.5y-z:0.67:y:z，

4、0.57≤x≤0.67，0.05≤y≤0.15，0.05≤z≤0.15；

5、(2)将混合物片匀速升温至温度850～950℃，恒温焙烧12～15h，随炉冷却至温度不高于150℃得到p2相钠离子电池层状正极材料。

6、所述步骤(2)匀速升温速率为5～10℃/min。

7、本专利技术p2相钠离子电池层状正极材料具有高稳定性的原理：掺杂的金属元素zn、mg，在高电压、长循环过程中会发生元素偏析从而形成沉淀相，这种沉淀相能有效地抑制裂纹、抑制p2-o2相变，进而提升材料循环稳定性。但是这种沉淀相会随着循环的时间增长而发生退化，所以材料的循环稳定性最终仍会下降，本专利技术中将li掺进体相，这种共掺杂的协同效果不仅会抑制住掺杂元素zn的迁移，而且完美的抑制p2-o2相变,形成稳定的晶体结构，最终实现更优异的电化学性能。

8、本专利技术的有益效果是：

9、(1)本专利技术采用多元素(li和金属元素n)共掺杂，能有效抑制p2-o2相变，形成稳定的晶体结构，从而实现更优异的电化学性能；

10、(2)本专利技术方法制备方法简单、工序简洁、成本低廉、易于工业化生产。

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【技术保护点】

1.一种高稳定性P2相钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述高稳定性P2相钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)匀速升温速率为5～10℃/min。

【技术特征摘要】

1.一种高稳定性p2相钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世纪，闫鹏飞，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：

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