一种锆离子掺杂钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种锆离子掺杂钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法与应用，采用溶胶凝胶法制备获得锆离子掺杂改性的钠离子层状氧化物正极材料，其化学式为Na<subgt;x</subgt;(Ni<subgt;0.3</subgt;Fe<subgt;0.2</subgt;Mn<subgt;0.5</subgt;)<subgt;1‑y</subgt;Zr<subgt;y</subgt;O<subgt;2</subgt;，0.7≤x＜1.1，0≤y＜0.1。利用络合剂分散作用，所制备的纳米级粒径的正极材料具有比表面积大、反应活性高、应变能力强等特点，能够有效缩短钠离子传输距离、增强反应动力学并缓解体积效应。利用Zr离子替换Ni、Fe、Mn离子，因Zr‑O键长短，键能强，不仅可以增大Na‑O层间距，提升钠离子传输速率，提高电极材料倍率性能，同时改善电极材料循环稳定性，使其呈现出优异的电化学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钠离子电池储能，尤其涉及一种锆离子掺杂钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

1、能源需求的快速增长推动了对大规模储能技术的广泛关注。开发资源丰富、成本低廉的储能二次电池成为应对当前能源挑战的关键途径。钠离子电池因其资源丰盈、成本低、安全性高及环境友好等优势，被视为后锂时代最具发展潜力的电池技术。然而，钠离子电池的正极材料是制约其能量密度和工作电压提升的关键因素。因此，研发低成本、高能量密度及长循环寿命的正极材料，成为提升钠离子电池综合性能的核心任务。

2、与聚阴离子化合物和类普鲁士蓝类似物等材料相比，层状过渡金属氧化物naxtmo2(0<x≤1，tm＝mn,ni,fe,co等)因其高离子电导率、较高比容量、合成工艺灵活以及环境友好等优势，成为最具前景的商用正极材料。最具代表性的层状氧化物为p2型和o3型，二者通过氧层堆叠顺序和na+的配位环境区分。其中，“o”和“p”分别表示na+位于八面体和三棱柱位置，而“2”和“3”则代表氧离子堆垛的最小重复单元。p2型中，na+占据三棱柱位置，氧原子采用“abba”双本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种锆离子掺杂钠离子层状氧化物正极材料，其特征在于，其化学式为Nax(Ni0.3Fe0.2Mn0.5)1-yZryO2，其中0.7≤x＜1.1，0≤y＜0.1；且Mn，Ni，Fe，Zr原子百分比总和为1，Na原子数为x，x值满足电荷平衡条件，X射线衍射(XRD)分析其属于O3相钠离子层状氧化物。

2.一种如权利要求1所述的锆离子掺杂钠离子层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，采用溶胶凝胶法制备获得锆离子掺杂改性的钠离子层状氧化物正极材料。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所...

【技术特征摘要】

1.一种锆离子掺杂钠离子层状氧化物正极材料，其特征在于，其化学式为nax(ni0.3fe0.2mn0.5)1-yzryo2，其中0.7≤x＜1.1，0≤y＜0.1；且mn，ni，fe，zr原子百分比总和为1，na原子数为x，x值满足电荷平衡条件，x射线衍射(xrd)分析其属于o3相钠离子层状氧化物。

2.一种如权利要求1所述的锆离子掺杂钠离子层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，采用溶胶凝胶法制备获得锆离子掺杂改性的钠离子层状氧化物正极材料。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钠盐为碳酸钠、硝酸钠、乙酸钠、草酸钠中的一种或者几种组合，所述镍盐为乙酸镍、碳酸镍、草酸镍中的一种或几种组合，所述铁盐为碳酸亚铁、硝酸铁、草酸亚铁中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘家琴，吴绪文，崔接武，李玉磊，闫健，吴玉程，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：