一种梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料及其制备方法技术

技术编号:40984139 阅读:36 留言:0更新日期:2024-04-18 21:29
本发明专利技术提供了一种高性能的梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料及其制备方法,正极材料为钠离子电池用O3型层状氧化物,掺杂元素含量由材料核心至表面梯度增加。正极材料的化学式为NaNi<subgt;x</subgt;Fe<subgt;y</subgt;Mn<subgt;z</subgt;M<subgt;a</subgt;O<subgt;2</subgt;,其中0<a≤0.1,0<x<1,0<y<1,0<z<1,x+y+z+a=1,M为掺杂元素。本发明专利技术的正极材料中具有较好的球状形貌,掺杂元素的浓度从材料核心逐渐增大,降低了钠离子电池正极材料的不可逆容量损失、提高循环稳定性和安全性能,解决了钠离子电池正极材料循环稳定性差,表面结构不稳定的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钠电池材料领域,尤其涉及一种高性能的梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料及其制备方法


技术介绍

1、在便携式电子设备、电动汽车、大规模储能等领域,锂离子电池已经得到了广泛的应用。然而,锂资源短缺以及碳酸锂成本问题日益凸显,开发新型储能体系迫在眉睫。近年来,低成本的钠离子电池在学术界以及商业界引起广泛注意,在大规模储能领域钠离子电池有望替补锂离子电池。

2、正极材料作为钠离子电池体系的关键组成部分,开发容量高、循环稳定性好、安全且成本低的正极材料对推进钠离子电池的大规模商业化应用具有重大意义。层状氧化物正极材料由于具有较高的能量密度以及易于制备的特点,得到了人们的广泛研究,提速进入产业化阶段。然而,层状氧化物正极材料仍然存在一些基础科学问题亟待解决。如姜-泰勒畸变会影响结构的稳定性或者促进金属离子的溶解,复杂的结构演变过程会导致较大的形变,引起颗粒的破碎,烧结过程中na+沉积正极材料表面形成残碱(naoh/na2co3/nahco3),导致严重的界面反应和产气问题,以及较差的空气稳定性使电池性能下降或失效等。</p>

3、离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料,其特征在于,所述正极材料为层状氧化物,所述正极材料添加有掺杂元素,所述掺杂元素含量由所述正极材料的内部至表面呈逐渐升高的梯度分布,梯度增大后在正极材料表面达到最大浓度,所述掺杂元素占过渡金属元素摩尔比为1-7%。

2.根据权利要求1所述的梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料,其特征在于,所述钠离子电池用层状氧化物为O3型层状正极材料,化学式为NaNixFeyMnzMaO2,其中0<a≤0.1,0<x<1,0<y<1,0<z<1,x+y+z+a=1。

3.根据权利要求2所述的梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料,其特征在...

【技术特征摘要】

1.一种梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料,其特征在于,所述正极材料为层状氧化物,所述正极材料添加有掺杂元素,所述掺杂元素含量由所述正极材料的内部至表面呈逐渐升高的梯度分布,梯度增大后在正极材料表面达到最大浓度,所述掺杂元素占过渡金属元素摩尔比为1-7%。

2.根据权利要求1所述的梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料,其特征在于,所述钠离子电池用层状氧化物为o3型层状正极材料,化学式为nanixfeymnzmao2,其中0<a≤0.1,0<x<1,0<y<1,0<z<1,x+y+z+a=1。

3.根据权利要求2所述的梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料,其特征在于,所述正极材料的分子式为nani0.333fe0.333mn0.333-amao2,掺杂元素m为mg,cu,zn,co,ca,ba,sr,al,b,cr,zr,ti,sn,v,mo,ru,nb,sb中的一种或多种的组合。

4.根据权利要求2所述的梯度掺杂的钠离子电池用氧化物正极材料,其特征在于,所述掺杂元素为mg、ti或zn。

5.如权利要求1所述的一种梯度掺杂的氧化物正极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述镍铁锰混合盐溶液a浓度为1-4mol·l-1,ph调节剂b1为1-4mol·l-1氢氧化钠溶液,络合剂b2为0.1-1mol·l-1...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙旦张梦婕唐有根王海燕王燕谌红玉易鑫
申请(专利权)人:贵州大龙汇成新材料有限公司
类型:发明
国别省市:

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