钠电层状正极材料的制备方法
摘要文本
本发明公开了钠电层状正极材料的制备方法，通过固相法以金属锌、铜和Me共同取代金属元素镍，利用铜及Me元素的氧化还原反应提供容量，利用锌元素诱导提高镍和铁的氧化还原反应及材料可逆性，并以助熔剂控制单晶尺寸结合掺杂剂稳定钠层结构提高材料稳定性，该正极材料化学式为：NaxNiaZnbCucMedFeeMnfO2，该正极材料具有O3相晶体结构。本发明的制备方法合成路线简单，适应多种原料，且所制备的材料形貌呈单晶状，具有高克容量及高稳定性等特点，解决了现有钠离子电池正极材料性能较差且成本较高的问题。
申请人信息
- 申请人:泾河新城陕煤技术研究院新能源材料有限公司
- 申请人地址:713700 陕西省西安市西咸新区泾河新城永乐镇泾干一街17号
- 发明人: 泾河新城陕煤技术研究院新能源材料有限公司
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 钠电层状正极材料的制备方法 |
| 专利类型 | 发明授权 |
| 申请号 | CN202311710438.4 |
| 申请日 | 2023/12/13 |
| 公告号 | CN117383627B |
| 公开日 | 2024/3/12 |
| IPC主分类号 | C01G53/00 |
| 权利人 | 泾河新城陕煤技术研究院新能源材料有限公司 |
| 发明人 | 李宇; 寇亮; 张诚; 张超; 胡云飞; 周向龙 |
| 地址 | 陕西省西安市西咸新区泾河新城永乐镇泾干一街17号 |
专利主权项内容
1.钠电层状正极材料的制备方法，其特征在于，通过固相烧结实现锌、铜、Me元素共同取代镍元素，将钠源与相应金属氧化物或氢氧化物混合均匀进行梯度温度烧结，所得产物与表面改性剂混合后进行二次烧结，对烧结产物进行筛分后得到所述正极材料；具体按以下步骤实施：步骤1、将钠源与含有金属镍、锌、铜、Me、铁及锰的氧化物或氢氧化物及助熔剂、掺杂剂混合均匀，钠、镍、锌、铜、Me、铁、锰的比例根据所制备的正极材料中各元素所占的摩尔百分比确定，助熔剂占正极材料总质量的0.05%～1%，掺杂剂占正极材料总质量的100～10000ppm；所述助熔剂为BO或HBO中的任一种；2333所述掺杂剂为SrCO、SrO、YO、CaO、CaCO中的任一种；3233步骤2、将步骤1所得混合物按照一定升温速率进行梯度保温烧结，在第一温度保温烧结一定时间后，再在第二温度保温烧结一定时间，烧结结束后，按照一定的降温速率降温至出炉温度，出炉并破碎、筛分后得到多元钠电单晶产物；所述第一温度为200℃～500℃，其保温烧结时间为2h～6h，所述第二温度为800℃～1000℃，其保温烧结时间为6h～18h，所述升温速率为0.5℃～5℃/min，所述降温速率为0.5℃～5℃/min；步骤3、将步骤2所得产物与表面改性剂进行混合，混合均匀后进行二次烧结；步骤4、对步骤3烧结产物进行筛分后得到正极材料；所述正极材料化学式为：NaNiZnCuMeFeMnO；xabcdef2其中，x，a，b，c，d，e，f分别为对应元素所占的摩尔百分比，满足0.6≤x≤1.2、0.08≤a≤0.23，0<b≤0.1，0<c≤0.1，0<d≤0.05，0<e<0.4，0<f<0.4，且0.28≤a+b+c<0.33，0.1<b+c+d≤0.25，a+b+c+d+e+f=1；Me为Ti、V、Cr或Co中任一种，该正极材料具有O3相晶体结构。