溶解形成0.5mol/L的混合溶液；同时于60度水浴中搅拌5小时。
[0033](2)凝胶的制备:将60度水浴老化的水溶胶于120度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0034](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2°C /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧3小时，后再以5°C分钟的升温速率，升温至800°C，煅烧15小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池P2结构Naa7Mnci 65Nia2Coa 1502材料，并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0035]实施例四:
[0036](I)溶胶的制备:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸与乙二醇溶于10ml水中，再分别加入摩尔比的金属乙酸盐溶解形成0.2mol/L的混合溶液；同时于70度水浴中搅拌4小时。
[0037](2)凝胶的制备:将60度水浴老化的水溶胶于120度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0038](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2°C /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧3小时，后再以3°C分钟的升温速率，升温至850°C，煅烧12小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池P2结构Naa7Mnci 7Nici l5Coci l5O2M料，并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0039]实施例五:
[0040](I)溶胶的制备:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸与乙二醇溶于10ml水中，再分别加入摩尔比的金属硝酸盐溶解形成0.2mol/L的混合溶液；同时于80度水浴中搅拌4小时。.
[0041](2)凝胶的制备:将80度水浴老化的水溶胶于150度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0042](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2°C /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧5小时，后再以5°C分钟的升温速率，升温至800°C，煅烧15小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池P2结构Naa6Mnci 7Nici 25Coci ci5O2M料，并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0043]实施例六:
[0044](I)溶胶的制备:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸与乙二醇溶于10ml水中，再分别加入摩尔比的金属硝酸盐溶解形成0.2mol/L的混合溶液；同时于70度水浴中搅拌5小时。
[0045](2)凝胶的制备:将80度水浴老化的水溶胶于140度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0046](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2V /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧5小时，后再以5°C分钟的升温速率，升温至850°C，煅烧15小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池正极材料PZ-Naci 67Mna65Nia2Coci l5O2,并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0047]实施例六:
[0048]I)溶胶的制备:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸与乙二醇溶于10ml水中，再分别按化学式加入摩尔比的金属硝酸盐溶解形成0.5mol/L的混合溶液；同时于50度水浴中搅拌2小时。
[0049](2)凝胶的制备:将60度水浴老化的水溶胶于120度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0050](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2°C /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧3小时，后再以5°C分钟的升温速率，升温至900°C，煅烧12小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池P2结构Naa7Mnci 7Nici 25Coci ci5O2M料，并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0051]实施例七:
[0052](I)溶胶的制备:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸与乙二醇溶于10ml水中，再分别加入摩尔比的金属乙酸盐溶解形成0.2mol/L的混合溶液；同时于70度水浴中搅拌4小时。
[0053](2)凝胶的制备:将60度水浴老化的水溶胶于120度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0054](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2V /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧3小时，后再以3°C分钟的升温速率，升温至850°C，煅烧12小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池P2结构Naa65Mntl 65Nici l5Coci 2O2M料，并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0055]实施例八:
[0056](I)溶胶的制备:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸与乙二醇溶于10ml水中，再分别加入摩尔比的金属乙酸盐溶解形成0.2mol/L的混合溶液；同时于70度水浴中搅拌4小时。
[0057](2)凝胶的制备:将60度水浴老化的水溶胶于120度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0058](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2°C /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧3小时，后再以3°C分钟的升温速率，升温至850°C，煅烧12小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池P2结构Naa6Mnci 6Nici 25Coa 1502材料，并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0059]实施例九:
[0060](I)溶胶的制备:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸与乙二醇溶于10ml水中，再分别加入摩尔比金属乙酸盐溶解形成0.5mol/L的混合溶液；同时于60度水浴中搅拌5小时。
[0061](2)凝胶的制备:将60度水浴老化的水溶胶于120度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0062](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2V /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧3小时，后再以5°C分钟的升温速率，升温至800°C，煅烧15小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池P2结构Naa67Mnci 65Nici 2Cotl l5O2M料，并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0063]实施例十:
[0064](I)溶胶的制备:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸与乙二醇溶于10ml水中，再分别加入摩尔比金属乙酸盐溶解形成0.5mol/L的混合溶液；同时于60度水浴中搅拌5小时。
[0065](2)凝胶的制备:将60度水浴老化的水溶胶于120度下蒸发、干燥，最后得到多孔的干凝胶，研磨后等烧结。
[0066](3)将得到并研磨后的前驱体粉料以2V /分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧3小时，后再以5°C分钟的升温速率，升温至850°C，煅烧15小时后，直接从炉子中取出后于Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池P2结构Naa67Mnci 65Nici 2Cotl l5O2M料，并密封好并保存于Ar气环境中，防止水分进入。
[0067]应用实例:
[0068](I)将制备的P2结构材料组装成电池；
[0069](2)在0.05C的充放电电流密度下对电池性能进行测试；
[0070](3)在0.05，0.1(:，0.2(:，0.5(:，1(:，2(:，5(:，8(:放电电流密度下对电池倍率性能进行测试。
【主权项】
1.一种钠离子电池三元金属氧化物正极材料，其特征在于该正极材料的分子结构式为Na0.PxMn1TzNiyCozO2，其中，0〈x〈0.1,0.15<y<0.25,0.05〈ζ〈0.2,0.5<l-y-z<0.7。
2.—种如权利要求1的钠离子电池三元金属氧化物正极材料的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤: (1)制备溶胶:按照摩尔比4:1分别将柠檬酸和乙二醇溶于10ml水中，得到柠檬酸和乙二醇的混合溶液，根据化学计量比Nac^xMn1IzNiyCozO2，其中，0〈x〈0.1,0.15〈y〈0.25，0.05<z<0.2,0.5<l-y-z<0.7，向上述柠檬酸和乙二醇的混合溶液中分别加入金属硝酸盐或乙酸盐，在300?1000rmp/min速度下搅拌溶解，形成含有Na+、Mn2+、Co2+和Ni 2+的总浓度为0.2?1.0moI/L的混合溶液，在60?80°C水浴中老化3?5小时，得到溶胶； (2)凝胶的制备:将上述溶胶加热到120?150°C下蒸发，干燥I?3小时，得到多孔的干凝胶，研磨后得到粉料； (3)将上述粉料以1°C?2°C/分钟的升温速率，升温至500°C，煅烧3?5小时，然后以3°C?5°C /分钟的升温速率，升温至800?900°C，煅烧10?15小时后，从炉子中取出后在Ar气环境中快速冷却，最后得到钠离子电池三元金属氧化物正极材料，该正极材料的结构为 Na0.hMrv^NiyCoA，其中 0〈x〈0.1,0.15<y<0.25，0.05〈ζ〈0.2，0.5<l-y-z<0.7。
【专利摘要】本发明涉及一种钠离子电池三元金属氧化物正极材料及其制备方法，属于钠离子电池技术领域。本发明正极材料的结构式为：Na0.7-xMn1-y-zNiyCozO2(0<x<0.1,0.15<y<0.25,0.05<z<0.2,0.5<1-y-z<0.7)。本发明方法通过简单的溶胶凝胶法和高温固相烧结反应制备出了纯相P2结构正极材料。本发明方法合成工艺简单，生产效率高，适宜规模化生产、反应物所需要的原料均为目前锂离子电池金属氧化物正极材料制备过程中常用的原料等优点。本发明方法制备的P2结构Na0.7-xMn1-y-zNiyCozO2(0<x<0.1,0.15<y<0.25,0.05<z<0.2,0.5<1-y-z<0.7)材料具有能量密度高、倍率性能好及循环寿命长等特点。
【IPC分类】H01M4-505, H01M4-36, H01M4-525
【公开号】CN104659347
【申请号】CN201510091822
【发明人】刘向峰, 李正耀, 胡中波
【申请人】中国科学院大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月28日