一类钠离子电池正极材料、其制备方法及提高空气稳定性的方法与流程

文档序号:12614984阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种金属掺杂的空气稳定的钠离子电池正极材料,其特征在于:这类正极材料为三方晶系的NaA1-x-yBxCyO2,A选自具有电化学活性的过渡金属,优选Fe、Co、Ni、Mn、V、Cr中的至少2种,进一步优选为Fe、Co、Ni、Mn;B为掺杂金属,选自在所述正极材料中较A中两种金属均具有相同或更低价态并且不易再被氧化的金属,优选Cu,Li,Mg,Ca,Ba中一种,进一步优选Cu,Li,Mg,Ca;C为掺杂金属,在所述正极材料中C与A中两种金属均具有1V以上的氧化还原电势差值,C优选Sn,Ti,Nb,Sb,Bi中一种,进一步优选Sn,Ti,Nb,Sb;其中0.05≤x≤0.25,优选地0.05≤x≤0.15;0.1≤y≤0.3,优选地0.1≤y≤0.2。

2.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料,其特征在于:正极材料可进一步表示为NaDzE1-x-y-zBxCyO2,元素D、E选自上述A中的两种不同的元素,进一步优选Fe、Co、Ni、Mn;B为掺杂金属,选自在所述正极材料中较D、E均具有相同或更低价态并且不易再被氧化的金属,优选Cu,Li,Mg,Ca,Ba中一种,进一步优选Cu,Li,Mg,Ca;C为掺杂金属,在所述正极材料中C与D、E均具有1V以上的氧化还原电势差值,优选Sn,Ti,Nb,Sb,Bi中一种,进一步优选Sn,Ti,Nb,Sb;其中0.05≤x≤0.25,优选地0.05≤x≤0.15;0.1≤y≤0.3,优选地0.1≤y≤0.2。

3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池正极材料,其特征在于:所述正极材料分别由相应比例金属氧化物利用固相法高温烧结生成,优选地,所述反应物纯度均大于99%;优选地,其包括步骤:相应比例金属氧化物前期混匀,压片,然后程序升温煅烧得到所述正极材料。

4.包含根据权利要求1-3任一项所述正极材料的复合物,其特征在于:所述复合物中含有所述正极材料,以及含有导电添加剂、粘结剂和相应溶剂;所述导电添加剂为碳黑、Super-P、科琴黑中的一种或多种,优选地为SuperP;所述粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)或聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素钠(CMC)、丁苯橡胶/羧甲基纤维素钠、海藻酸钠(SA)、明胶中的一种或多种,优选为聚偏氟乙烯(PVDF)为溶剂。

5.权利要求4所述复合物的制备方法,其特征在于:所述复合物正极材料,经制浆、涂片、干燥的工艺流程制得;优选地,所述正极材料含量为70wt%,导电添加剂Super P含量为20wt%,粘结剂PVDF含量为10wt%。

6.一种钠离子电池,其特征在于:由正极、隔膜、有机电解液和负极的金属钠构成;其中正极为权利要求1-3任一项所述的材料;所述有机电解液为碳酸酯电解液,浓度为0.1-2M,优选为1M;所述碳酸酯电解液中,溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一种,优选为碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的混合溶剂;溶质选自六氟磷酸钠、高氯酸钠、双三氟甲基磺酰亚胺钠(NaTFSI)中的至少一种,优选为高氯酸钠。

7.权利要求6所述钠离子电池在能量储能器件中的应用。

8.一种提高NaAO2型钠离子电池正极材料空气稳定性的方法,其特征在于:通过掺杂的方法,在材料的制备过程中掺入较A中两种元素均具有相同或更低价态并且不易再被氧化的金属B,以及在所述正极材料中与A中两种金属均具有1V以上氧化还原电势差值的金属C,,使其具有更好的空气稳定性,其中,A选自具有电化学活性的过渡金属,优选Fe、Co、Ni、Mn、V、Cr中的至少2种,进一步优选为Fe、Co、Ni、Mn;B优选Cu,Li,Mg,Ca,Ba中一种,进一步优选Cu,Li,Mg,Ca;C优选Sn,Ti,Nb,Sb,Bi,进一步优选Sn,Ti,Nb,Sb。

9.根据权利要求8所述的提高NaAO2型钠离子电池正极材料空气稳定性的方法,其特征在于:金属B的掺杂量在0.05≤x≤0.25,优选0.05≤x≤0.15范围;金属C的掺杂量在0.1≤y≤0.3,优选0.1≤y≤0.2范围。

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