一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法与流程

本发明涉及电池材料领域，具体涉及一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法。

背景技术：

1、钠离子电池由于钠资源储量丰富、分布广、成本低等优点近年来备受关注。相较于其他类型的正极材料，层状正极材料因具有能量密度高、循环性能优异、倍率性能好等优势成为主流研究开发方向。

2、目前钠离子层状正极材料的改性广泛采用的手段有表面包覆，例如包覆氧化物和氟化物等，通过抑制反应过程中的相变和材料结构的变化，提高正极材料的电化学性能，应用到钠离子电池中还可以起到隔绝外界水分和电解液腐蚀的作用，但是这些包覆层导电导钠性能较差，不利于钠离子的传输，不利于提高电池的倍率性能和循环稳定性。

3、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法，能够改善钠离子的传输，同时提高电池的倍率性能和循环稳定性。

2、为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案为：提供一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料的制备方法，包括：

3、利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材；

4、利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料；

5、将所述钠离子层状氧化物正极材料基材与所述钨酸钠包覆料按照预设比例混合均匀，并进行热处理，以得到包覆型钠离子层状氧化物正极材料。

6、进一步的，所述利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料的步骤包括：

7、将钨酸和钠盐混合均匀，并使钨和钠的摩尔比为1：2；

8、待钨酸和钠盐反应完全后进行真空烘干；

9、将真空烘干后的物料粉碎至表征粒径的参数d50在0.1～1μm，以得到所述钨酸钠包覆料。

10、进一步的，所述钠盐为碳酸钠和/或氢氧化钠。

11、进一步的，所述真空烘干的温度为50～65℃，时间为5～15小时。

12、进一步的，所述预设比例为100：0.1～5的摩尔比。

13、进一步的，所述热处理的条件为：温度在400～750℃，时间在8～15小时。

14、进一步的，所述利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材的步骤，包括：

15、将所述层状氧化物前驱体和所述钠盐混合均匀，其中所述层状氧化物前驱体的化学式为niamnbmc(oh)2或者niamnbmcco3，其中，0≤a≤0.5, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.4, a+b+c＝1，m为fe2+、cu2+和zn2+中的一种或多种；

16、将混合后的物料进行烧结及粉碎处理，得到所述钠离子层状氧化物正极材料基材的化学式为naxniamnbmco2，其中，0.9≤x≤1.0。

17、进一步的，所述烧结的条件为：温度在850～980℃，时间在8～15小时。

18、为实现上述目的，本发明采用的另一个技术方案为：提供一种根据上述技术方案所述的制备方法制得的包覆型钠离子层状氧化物正极材料。

19、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

20、本发明采用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料，再对正极材料基材进行干法包覆，利用钨酸钠良好的导电性，为钠离子扩散提供快速传输通道，有利于在充放电时提高正极材料中的离子传输速率，降低钠离子扩散的阻抗，提升材料的倍率性能，同时，包覆层保护了正极材料的表面，提高了界面的稳定性，能够有效降低正极材料表面的副反应，有利于提升正极材料的循环稳定性。其次，本发明采用的制备过程工艺简单，生产成本低，处理量灵活可变，具有广阔的产业化应用前景。

技术特征：

1.一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钠盐为碳酸钠和/或氢氧化钠。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述真空烘干的温度为50～65℃，时间为5～15小时。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设比例为100：0.1～5的摩尔比。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的条件为：温度在400～750℃，时间在8～15小时。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材的步骤，包括：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的条件为：温度在850～980℃，时间在8～15小时。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的包覆型钠离子层状氧化物正极材料。

技术总结
本发明提供了一种包覆型钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法，涉及电池材料领域，所述制备方法包括：利用层状氧化物前驱体和钠盐制备粉末状的钠离子层状氧化物正极材料基材；利用钨酸和钠盐制备粉末状的钨酸钠包覆料；将所述钠离子层状氧化物正极材料基材与所述钨酸钠包覆料按照预设比例混合均匀，并进行热处理，以得到包覆型钠离子层状氧化物正极材料。本发明提高充放电过程中的离子传输速率，降低钠离子扩散的阻抗，提升正极材料的倍率性能，同时，包覆层保护了正极材料的表面，提高了界面的稳定性，有利于提升正极材料的循环稳定性。

技术研发人员：邵俐,张新龙,赵云虎,秦锦
受保护的技术使用者：南通瑞翔新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14