[发明专利]一种喷雾燃烧热解制备钠离子电池正极材料的方法

说明书

一种喷雾燃烧热解制备钠离子电池正极材料的方法，其包括如下步骤：STEP101：提供原材料，所述原材料包括纳源、金属化合物、以及溶剂，并将所述钠源以及该金属化合物按比例加入到溶剂中混合均匀，形成混合浆料前驱体；STEP102：将所述混合浆料前驱体以喷雾的方式喷入热解炉内，同时通入氧气或氧气与可燃性气体的混合物，使所述钠源以及金属化合物经过热解或燃烧形成所需的钠离子电池正极材料。本钠离子电池正极材料的方法工艺简单，可控性好，混合浆料在热解炉内由液滴经过燃烧或热解直接形成最终产品，缩短了材料的合成周期，避免了研磨工序杂质的引入，有效地降低了生产成本，提高了材料的纯度，并易于大规模连续性的工业化生产。

技术领域

本发明属于钠离子电池领域，特别是一种喷雾燃烧热解制备钠离子电池正极材料的方法。

背景技术

目前锂离子电池因具有比容量高、电压高、安全性能好等优点而被广泛应用于手机、相机、笔记本电脑、电动工具、电动自行车及电动汽车等产品，然而，随着不断增长的锂离子电池市场，必然带来锂资源短缺和锂价格上涨的问题，而钠离子电池钠离子电池体系由于具有资源丰富、价格低廉、环境友好，以及与锂离子电池相近的电化学性质，近几年受到广泛关注，为电化学储能提供了新的选择。然而，钠离子具有较大的离子半径和较慢的动力学速率，成为制约储能材料发展的主要因素，而发展高性能的嵌钠正极材料是提高钠离子电池比能量和推进其应用的关键。

目前合成钠离子电池正极材料的方法主要有高温固相反应法，液相沉淀法和溶胶凝胶法。其中高温固相反应法制备正极材料由于原料的混合难以达到绝对的均匀，合成的正极材料的形貌难以控制，材料的尺寸较大，粒径分布不均匀，同时在混料和研磨的过程中会引入杂质，对正极材料电化学性能的改善并不明显。不同于高温固相反应法，液相沉淀法和溶胶凝胶法各组分能够实现分子间的混合，解决了高温固相反应法的混合不均匀问题，同时合成的粉体形貌可控，晶粒尺寸小，粒径分布范围窄，但是沉淀法和凝胶溶胶法具有制备工艺复杂，步骤繁多，同时需要大量的溶剂，生产成本高等缺点，导致难于实现大规模连续性工业化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种喷雾燃烧热解制备钠离子电池正极材料的方法，以可以解决上述问题。

一种喷雾燃烧热解制备钠离子电池正极材料的方法，其包括如下步骤：

STEP101：提供原材料，所述原材料包括纳源、金属化合物、以及溶剂，并将所述钠源以及该金属化合物按比例加入到溶剂中混合均匀，形成混合浆料前驱体，所述混合浆料前驱体中金属离子的浓度为4mol/L-8mol/L；

STEP102：将所述混合浆料前驱体以喷雾的方式喷入热解炉内，同时通入氧气或氧气与可燃性气体的混合物，使所述钠源以及金属化合物经过热解或燃烧形成所需的钠离子电池正极材料，其中，所述热解炉的温度控制在650-1200℃。

进一步地，在步骤STEP101中，所述原材料还包括掺杂金属化合物，所述掺杂金属化合物为钛掺杂金属化合物、铝掺杂金属化合物、镁掺杂金属化合物、锆掺杂金属化合物、钒掺杂金属化合物、钼掺杂金属化合物、钇掺杂金属化合物、锶掺杂金属化合物、铌掺杂金属化合物、铷掺杂金属化合物、锌掺杂金属化合物中一种或几种的混合物。

进一步地，所述钠源为钠的金属氧化物、氢氧化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氯化盐中的至少一种，所述金属化合物为相应金属的氧化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氯化盐中的至少一种，所述掺杂金属化合物为相应金属的氧化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氯化盐中的至少一种。

进一步地，在步骤STEP101中，所述钠源按化学计量比的0％～180％加入到所述溶剂中混合均匀。

进一步地，所述溶剂为水或易挥发、可燃性有机溶剂。