[发明专利]利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法

权利要求书

1.利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法，其特征在于具体过程为：

步骤S1：分别配制极性高分子聚合物和多种表面活性剂的混合模板剂溶液、碱溶液和过渡金属盐溶液，其中极性高分子聚合物为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚马来酸酐或聚季胺盐中的至少一种，表面活性剂为磷脂类、胆碱类、蛋白质类、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠、4-(2-羟乙基)-哌嗪乙磺酸、烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或柠檬酸中的至少两种，碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液或氨水中的至少一种，过渡金属盐为可溶性镍盐、可溶性钴盐或可溶性锰盐中的至少一种；

步骤S2：在15-70℃的条件下，同时将过渡金属盐溶液和碱溶液加入到混合模板剂溶液中，持续搅拌反应0.5-5h，反应结束后陈化1-24h，离心洗涤，干燥后研磨得到纳米片状前驱体；

步骤S3：将纳米片状前驱体与钠盐混合均匀，于500-1200℃煅烧6-48h，待自然冷却后得到纳米级薄片状钠离子电池正极材料。

2.根据权利要求1所述的利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤S1中所述可溶性镍盐为硫酸镍、硝酸镍、盐酸镍、乙酸镍或草酸镍中的至少一种，可溶性钴盐为硫酸钴、硝酸钴、盐酸钴、乙酸钴或草酸钴中的至少一种，可溶性锰盐为硫酸锰、硝酸锰、盐酸锰、乙酸锰或草酸锰中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤S1中所述碱溶液的pH值为8-14。

4.根据权利要求1所述的利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤S1中所述过渡金属盐溶液中金属离子的总摩尔数与碱溶液中OH^-的摩尔数之比为1:0.8-1.4。

5.根据权利要求1所述的利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤S2中所述离心洗涤过程所用的洗涤剂为去离子水、乙醇或丙酮中的至少一种，干燥温度为50-120℃。

6.根据权利要求1所述的利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤S3中所述钠盐为碳酸钠、乙酸钠、氯化钠或硝酸钠中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法，其特征在于：步骤S3中所述煅烧过程的煅烧气氛为空气、氧气或氮气中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的利用多模板剂制备纳米级薄片状钠离子电池正极材料的方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S1：将硫酸锰、硫酸镍和硫酸钴按照摩尔比3:1:1的比例混合溶于水得到过渡金属盐溶液，将氢氧化钠按照摩尔数为过渡金属盐溶液中金属离子总摩尔数的2倍溶于水得到碱溶液，混合模板剂溶液中聚乙二醇2000的浓度为2g/L、柠檬酸的浓度为32mmol/L、十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.003mol/L；

步骤S2：在50℃水浴条件下，同时将过渡金属盐溶液和碱溶液滴入混合模板剂溶液中，搅拌反应2h，陈化3h，用去离子水和乙醇离心洗涤，干燥后研磨得到纳米片状前驱体；

步骤S3：将纳米片状前驱体与碳酸钠混合均匀，于800℃煅烧16h，待自然冷却后得到纳米级薄片状钠离子电池正极材料；

将制得的纳米级薄片状钠离子电池正极材料研磨制成浆料，涂在铝箔上，经过80℃烘干24h后再真空干燥24h，以金属钠作为负极进行电池组装，纽扣电池型号为CR2032，电池恒流充放电测试的电压范围为1.5-4.2V，测试仪器型号为新威尔充/放电仪，在0.1C倍率室温下，钠离子电池的首次放电比容量为168mAh/g，循环50次后该钠离子电池的放电比容量为155mAh/g。