水中加入5.71水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将20.171g草酸溶于10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在800°C下煅烧15h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0037]实施例3
[0038]在200ml去离子水中加入6.287水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将
20.171g草酸溶于10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在800°C下煅烧15h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0039]实施例4
[0040]在200ml去离子水中加入7.429水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将20.171g草酸溶于10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在800°C下煅烧15h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0041]实施例5
[0042]在200ml去离子水中加入7.0Og水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将20.171g草酸溶于10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在800°C下煅烧15h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0043]实施例6
[0044]在200ml去离子水中加入6.5g水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将20.171g草酸溶于10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在800°C下煅烧15h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0045]实施例7
[0046]在200ml去离子水中加入6.5g水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将20.171g草酸溶于10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在900°C下煅烧12h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0047]实施例8
[0048]在200ml去离子水中加入6.858g三水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将20.171g草酸溶于10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在100tC下煅烧6h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0049]实施例9
[0050]在200ml去离子水中加入6.5g三水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将15.373碳酸铵溶于10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在100tC下煅烧6h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0051]实施例10
[0052]在200ml去离子水中加入6.5g三水合乙酸钠，19.607g四水合乙酸锰得溶液A。将20ml氨水加入到10ml去离子水得溶液B。室温下，边搅拌边将溶液B滴加到A溶液中，反应结束后搅拌3h。然后将所得浑浊液置于80°C水浴锅中搅拌，待浑浊液中的溶剂全部蒸干后转移到120°C烘箱中干燥12h。最后将干燥后的前驱物置于马弗炉中，先在450°C下预煅烧6h，然后在100tC下煅烧6h，升温速率为5°C /min，煅烧结束后利用液氮淬火得到层状-隧道复合结构锰基材料。
[0053]本发明采用共沉淀法制备前驱物，工艺过程简单，耗时少，耗能低，产率高，易于规模化生产，所制备的层状-隧道复合结构材料结合了层状结构和隧道结构各自的优势，在作为钠离子电池正极材料时表现出高比容量，优异的循环和倍率性能等优点。
【主权项】
1.钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 1)将钠盐及锰盐溶于去离子水中得溶液A; 2)将沉淀剂溶于去离子水得溶液B; 3)将溶液B加入溶液A中，搅拌后将剩余溶剂蒸干，将所得前驱物干燥，煅烧，淬火，即得钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料。2.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤I)中，所述钠盐选自乙酸钠、硫酸钠、硝酸钠中的至少一种。3.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤I)中，所述锰盐选自硫酸锰、乙酸锰、硝酸锰中的至少一种。4.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤I)中，所述钠盐中的钠离子与锰盐中的锰离子的计量比为(0.5?0.6): 105.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述沉淀剂选自草酸、碳酸铵、氨水中的至少一种。6.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述搅拌的时间为0.5?4h。7.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述蒸干的温度为70?90°C。8.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述干燥的温度为120?180°C，干燥的时间为10h。9.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述煅烧的条件为:先在300?450°C下煅烧4?8h，然后在700?1000°C下煅烧10?18h，升温速率为2?10°C /min。10.如权利要求1所述钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述淬火采用液氮淬火。
【专利摘要】钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法，涉及一种钠离子电池正极材料。提供一种制备具有高容量、优异的循环和倍率性能、操作简单、成本低等优点的钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料的制备方法。1)将钠盐及锰盐溶于去离子水中得溶液A；2)将沉淀剂溶于去离子水得溶液B；3)将溶液B加入溶液A中，搅拌后将剩余溶剂蒸干，将所得前驱物干燥，煅烧，淬火，即得钠离子电池层状-隧道复合结构锰基正极材料。通过结构复合来集成P2型层状结构和隧道结构的优势，从而得到具有高比容量，优异的循环性能及倍率性能的钠离子电池正极材料。
【IPC分类】H01M4/139, H01M4/505, H01M10/054
【公开号】CN105118984
【申请号】CN201510509454
【发明人】李君涛, 吴振国, 孙世刚, 钟本和, 黄令, 郭孝东
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月19日