[发明专利]一种低温钠离子电池正极材料及其制备方法

说明书

本发明属电化学技术领域，具体为一种低温钠离子电池正极材料及其制备方法。本发明的低温钠离子电池正极材料为锰钛二元金属氧化物，其化学式为Na_0.66Mn_0.66Ti_0.34O_2‑xF_x，0＜x≤0.2。该电极材料采用固相合成法制备。该正极材料具有优越的耐低温性能，可以在‑30℃~80℃下工作，在‑20℃下仍有40~110 mAh/g可逆容量。该正极层状材料比能量高，循环性能良好，适用温度范围广，制备方法简单，是一种优良的钠离子电池正极材料。

技术领域

本发明属电化学技术领域，具体涉及可用钠离子电池的耐低温正极活性材料及其制备方法。

背景技术

近几年锂离子电池飞速发展，已经广泛应用到各行各业。但人们需求日益增加与锂源储量贫瘠直接制约着锂离子电池发展，尤其是大规模储电，例如能源汽车和智能电网的发展，对二次电池的发展提出了新的要求。钠原子与锂原子具有相似的原子结构和化学性质，而且全球钠元素的储量及其丰富，所以人们迫切希望用钠离子电池代替或者部分代替锂离子电池。将钠离子电池应用到极端环境，例如低温环境，成为了钠离子电池正极材料的巨大挑战，因此寻找新的钠离子电池正极材料变得非常迫切。

本发明利用固相合成法制备了新型钠离子电池正极材料Na_0.66Mn_0.66Ti_0.34O_2-xF_x（0＜x≤0.2），是一种具有正交晶系的新型层状正极材料，是具有较高充放电容量良好循环性能和优越的耐低温的钠离子电池正极材料。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电化学性能好，且耐低温的钠离子电池正极材料及其制备方法。

本发明提出的耐低温钠离子电池正极材料，为锰钛二元金属氧化物，其化学式为Na_0.66Mn_0.66Ti_0.34O_2-xF_x（0＜x≤0.2）。组成金属氧化物的锰钛氟的元素比例符合0.66:0.34:x。经研究表明，此类正极材料具有良好的电化学性能，快速充放电性能良好，优越的耐低温性能，可作为高性能低温钠离子电池的正极材料。到目前为止还没有关于此类钠离子电池正极材料及其制备的报道。

本发明提出的耐低温钠离子电池正极材料Na_0.66Mn_0.66Ti_0.34O_2-xF_x（0＜x≤0.2）为粉末形式，其一次颗粒尺寸在2~5 μm。

本发明提出的耐低温钠离子电池正极材料Na_0.66Mn_0.66Ti_0.34O_2-xF_x（0＜x≤0.2）的制备方法，使用固相合成法，具体步骤如下：