[发明专利]一种层状钠离子正极材料及制备方法

说明书

本发明涉及离子电池，具体涉及一种层状钠离子正极材料及制备方法。钠离子正极材料的制备方法包括在制备过程中加入三乙醇胺；所述钠离子正极材料的原料包括Na₂CO₃、Fe₂O₃、CuO、MnO₂。本发明使用三乙醇胺，所制备的材料具有多孔结构，可缩短钠离子在NaCu_xFe_yMn_zO₂/碳复合材料中的迁移距离；制备的NaCu_xFe_yMn_zO₂/碳复合材料具有较高的克容量与倍率性能，0.2C放电容量＞115mAh/g；10C放电容量大于106mAh/g。

技术领域

本发明涉及离子电池，具体涉及一种层状钠离子正极材料及制备方法。

背景技术

从20世纪70年代末以来，钠离子电池研究几乎与同锂离子电池同步开展。但由于当时钠离子电池能量密度偏低和循环性能寿命偏差，锂离子电池更受到人们的关注。近几年来，随着锂资源稀缺、分布不均等问题逐渐暴露，资源分布广的钠离子电池重新受到重视。

按照正极材料划分，钠离子电池可以分为Na₃V₂(PO₄)₃、层状NaNi_xFe_yMn_zO₃或层状NaCu_xFe_yMn_zO₂、普鲁士蓝三种电池；层状钠离子电池具有比Na₃V₂(PO₄)₃钠离子电池更高的能量密度，比普鲁士蓝钠离子电池更长的循环寿命，而受到人们的青睐。

发明内容

在层状钠离子电池中，NaCu_xFe_yMn_zO₂与NaNi_xFe_yMn_zO₃相比，金属铜的价格远低于金属镍的价格，并且金属铜的分布比金属镍的分布更加广泛，因而受到更多的关注。本发明人在实践中发现，NaCu_xFe_yMn_zO₂钠离子电池存在如下缺陷：与NaNi_xFe_yMn_zO₃相比，二价到三价铜转变能力弱于二价到三价镍的转变能力，因而NaCu_xFe_yMn_zO₂制成的钠离子电池倍率充放电能力弱于NaNi_xFe_yMn_zO₃制成的钠离子电池充放电能力。

本发明旨在至少解决以上技术问题之一。

本发明实施例提供一种层状钠离子正极材料及其制备方法。

本发明人意外的研究发现，在钠离子正极材料的制备过程中，在原材料中添加三乙醇胺，一方面其可以作为还原剂，将Mn⁴⁺还原为Mn³⁺，还原过程中产生的气体可以形成多孔结构，多孔结构提高了NaCu_xFe_yMn_zO₂材料的表面积，更有利于钠离子进出正极材料；另一方面三乙醇胺将裂解碳化形成碳包覆NaCu_xFe_yMn_zO₂正极材料，进一步提高了磷酸钒钠材料的导电性能。