[发明专利]一种复合的层状氧化物正极材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种复合的层状氧化物正极材料的制备方法，属于钠离子电池技术领域，用以解决现有方法制备的正极材料电学性能差，使得钠离子电池的容量降低、倍率性能下降、材料的一致性差等问题。所述的方法包括如下步骤：将基体材料与包覆材料混合均匀，得到粉末，所述的包覆材料包括Al、Ti和Zr三种元素；将所述的粉末高温煅烧，粉碎，筛分得到所述的复合的层状氧化物正极材料。本发明的方法中包覆材料选择包括Al、Ti和Zr三种元素，包覆材料可以在正极材料表面能够起到保护界面、抑制电解液分解以及一定高温阻燃的作用，并且能够实现表面残碱的消耗，进一步提高了正极材料的稳定性。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其涉及一种复合的层状氧化物正极材料的制备方法。

背景技术

钠离子电池的能量密度相对较低，尽管层状氧化物正极材料有着较高的理论容量，但由于金属钠为较活泼的碱金属，钠的碳酸盐、氧化物和氢氧化物均表现出碱性强，易吸水易变质等特点，钠离子电池层状氧化物正极材料也不例外，具体表现为易板结、碱性高和热力学不稳定等，从而导致材料流动性差，电芯制程困难，电化学过程中金属溶出催化电解液易分解等。

现有的流动性改性方法主要为针对材料形貌、颗粒尺寸、含水率和堆放条件等，但是材料形貌和颗粒尺寸的改善受限于制备工艺，对设备要求高，且含水率和堆放条件对环境控制的要求较高，在工艺上很难发生改变。

目前碱性高和热力学不稳定基本采用水洗、掺杂其它元素和包覆化合物三种方法进行改善，但是，水洗工艺难控制，过程复杂，掺杂其它元素工艺难操作，难以达到满意效果。另外，包覆化合物分为活性包覆和非活性包覆，在钠离子电池体系中活性包覆剂和层状氧化物正极材料的烧结条件不兼容；非活性包覆虽然能够有效改善循环性能，但是包覆量增加会影响正极材料电化学性能，主要表现在容量降低和倍率性能下降等。现有的正极材料的制备方法复杂，且钠离子电池的容量低，电化学性能差等问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种复合的层状氧化物正极材料的制备方法，用以解决现有方法制备的正极材料电学性能差，使得钠离子电池的容量降低、倍率性能下降、材料的一致性差等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合的层状氧化物正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将基体材料与包覆材料混合均匀，得到粉末，所述的包覆材料包括Al、Ti和Zr三种元素；

(2)将所述的粉末高温煅烧，粉碎，筛分至粒径为4μm≤D10≤6μm，9μm≤D50≤20μm，16μm≤D90≤30μm，0.5≤D50/(D90-D10)≤1，得到所述的复合的层状氧化物正极材料。

进一步的，步骤(1)中，所述的基体材料的通式为Na_x1Cu_y1Mn_z1Li_s1Ni_t1Fe_u1O_2+nδ，其中，0.9＜x1≤0.95，0.05≤y1≤0.20，0.33≤z1≤0.40，0.01≤s1≤0.07，0.08≤t1≤0.22，0.33≤u1≤0.40，0＜n≤0.05，-1≤δ≤3，x1+2y1+3z1+3u1+s1+2t1＜4＜x1+2y1+4z1+3u1+s1+3t1，y1+z1+s1+t1+u1＝1。

进一步的，步骤(1)中，所述的包覆材料的通式为Na_a1Al_b1Ti_c1Zr_d1O₂，其中，0.3≤a1≤0.5，0.3≤b1≤0.6，0.1≤c1≤0.2，0.2≤d1≤0.5，a1+3b1+4c1+4d1＝4，b1+c1+d1＝1。

进一步的，步骤(1)中，包覆材料与基体材料的摩尔比为α，其中，0＜α≤0.1。