[发明专利]钠离子二次电池及其用的层状钛酸盐活性物质、电极材料、正负极和活性物质的制备方法

权利要求书

1.一种层状钛酸盐活性物质，化学通式为：Na_x[Ni_(x/2-y)A_y]Ti_(1-x/2)O_2-δ，其中A为Fe、Cr、Co、Mn、Ca、Mg、Cu和Zn其中的一种或是多种，0.5<x<1，0≤y<x/2，0≤δ≤0.1。

2.如权利要求1所述的活性物质，其中，所述A为Fe、Cr、Mn、Mg和Ca其中一种或者多种；0.6≤x≤0.72，0≤y</2，0≤δ≤0.02。

3.如权利要求2所述的活性物质，其中，所述活性物质包覆有碳层、氮掺杂的碳、金属层、氮化物层、氧化物层和高分子聚合物层中的一种或多种；其中，所述碳层、金属层、氮化物层、氧化物层和高分子聚合物层的厚度各自独立地为1~10nm。

4.一种电极材料，所述电极材料包括：导电添加剂、粘结剂和采用如权利要求1~3任一所述的活性物质。

5.如权利要求4所述的电极材料，其中，所述导电添加剂为碳黑、乙炔黑、石墨粉、碳纳米粉、石墨烯、氮掺杂碳等一类碳材料。

6.一种正负极，所述正负极包含权利要求4或5所述的电极材料和集流体。

7.一种钠离子二次电池，所述钠离子二次电池包含权利要求6所述的正负极，以及置于所述正负极之间的电解液。

8.一种活性物质的制备方法，所述制备方法可以选自固相法和溶胶-凝胶法中的任一种：

所述固相法包括如下步骤：

1）将钠离子的碳酸盐、钛的氧化物、镍的氧化物按照活性物质的化学计量比混合，研磨均匀后得前驱体粉末；

2）将所得前驱体粉末置于坩埚内于650~1000℃下处理10~20小时，研磨即得所述活性物质；

所述溶胶-凝胶法包括如下步骤：

1）按照活性物质的化学计量比称取适量钠离子的乙酸盐，镍的硝酸盐和钛酸四丁酯并分别溶于无水乙醇，在搅拌过程中将钠离子乙酸盐的无水乙醇溶液缓慢加入到钛酸四丁酯的无水乙醇溶液中，并加入柠檬酸，形成前驱体凝胶；

2）将所得前驱体凝胶置于坩埚中，于250-500℃预处理2-6小时，再将预处理粉末研磨，将所得预处理粉末在650~1000℃下处理2~20小时，研磨即得所述负极活性物质。

9.如权利要求8所述的制备方法，其中，采用以下方法中的任一种使所述活性物质包覆有碳层、氮掺杂碳层、金属层、氮化物层、氧化物层和高分子聚合物层中的一种或多种：

（1）在所述前驱体粉末或凝胶中加入蔗糖、葡萄糖、有机聚合物、离子液体或金属盐或一类碳材料并在N₂气氛或者Ar气氛保护下加热处理；

（2）向所述负极活性物质中加入蔗糖、葡萄糖、有机聚合物、离子液体或金属盐，并在N₂气氛或者Ar气氛保护下加热处理；

（3）在上述前驱体粉末或者凝胶中加入一类碳材料，所述一类碳材料选自：碳黑、乙炔黑、石墨粉、碳纳米粉、石墨烯或氮掺杂碳；

（4）采用热气相沉积法对所述前驱体或所述活性物质进行包覆。