改性钠离子电池正极材料及其制备方法与应用与流程

本发明属于钠电池，具体涉及改性钠离子电池正极材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、钠离子电池，作为一种新兴的二次电池技术，凭借其在安全性、成本效益及原材料丰富度方面的显著优势，近年来迅速成为研究与应用领域的热点。该类型电池通过钠离子在正负极之间的可逆嵌入与脱出实现电能存储与释放，为可再生能源的大规模存储与智能电网的构建提供了有力支持。然而，钠离子电池的发展仍面临一些技术挑战，其中正极材料的环境适应性问题是亟待解决的关键之一。

2、目前，钠离子电池正极材料（如普鲁士白等）在自然环境下极易吸潮变质，导致其电化学性能显著下降，严重限制了其实际应用。这一问题的根源在于正极材料对湿度的高度敏感性，使得其在制备、存储和使用过程中需要严格的环境控制，增加了生产成本和技术难度。因此，开发一种环境适应性强的改性钠离子电池正极材料，成为推动钠离子电池技术商业化应用的重要研究方向。

3、现有技术中，针对钠离子电池正极材料的改性方法主要包括表面包覆、元素掺杂和结构优化等。然而，这些方法往往存在工艺复杂、成本较高或改性效果有限等问题，难以同时兼顾材料的电化学性能和环境稳定性。因此，亟需开发一种工艺简单、成本低廉且能显著提升正极材料环境适应性和电化学性能的改性方法，以满足钠离子电池在实际应用中的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种改性钠离子电池正极材料，通过采用无水草酸作为改性添加剂，通过水热法形成的稳定共价键网络和均匀表面包覆层，可有效抑制电极材料在充放电过程中的体积膨胀和、过渡金属溶解，延长电池循环寿命。

2、本发明的另一个目的在于提供一种改性钠离子电池正极材料的制备方法与应用。

3、本发明所采取的技术方案如下：

4、所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

5、（1）将普鲁士白与和无水草酸混合后，在真空条件下进行干法球磨，得到混合粉体；

6、（2）将混合粉体加入到装有乙醇的聚四氟乙烯内衬反应釜中，随后将反应釜密封并置于马弗炉内进行水热反应；

7、（3）将步骤（2）中水热反应后得到的粉体使用碳酸钠溶液进行清洗，清洗完成后，对粉体进行真空干燥处理，干燥后即得改性钠离子电池正极材料。

8、所述的步骤（1）中，普鲁士白与和无水草酸的质量比为30:（1-3）。

9、所述的步骤（1）中，采用行星式球磨机进行干法球磨，采用玛瑙球作为研磨球，干法球磨的转速为150-200rpm，干法球磨的时间为2-3h。

10、所述的步骤（1）中，干法球磨的球料比为（8-10）:1。

11、所述的步骤（2）中，水热反应的温度为200-250℃，水热反应的时间为6-10h，升温速率为1-3℃/min。

12、所述的步骤（2）中，混合粉体与乙醇的加入量的质量体积比为（2-3）:10mg/ml。

13、所述的步骤（3）中，碳酸钠溶液的浓度为1-3mol/l。

14、所述的步骤（3）中，干燥的温度为90-120℃，干燥的时间为8-12h。

15、所述的改性钠离子电池正极材料，采用上述的改性钠离子电池正极材料的制备方法制备得到。

16、所述的改性钠离子电池正极材料的应用，用于制备钠离子电池。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

18、本发明所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，通过采用无水草酸作为改性添加剂，极大地增强了所制得的正极材料的结构稳定性和化学稳定性，从而有效抑制了其在空气环境中的吸湿变质现象，确保了电池性能的持久稳定。此外，所制得的正极材料展现出了卓越的电化学性能，克容量高，为开发高稳定性、长寿命的钠离子电池提供了坚实的材料基础和技术支撑。

技术特征：

1.一种改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，普鲁士白与和无水草酸的质量比为30:（1-3）。

3.根据权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，干法球磨的转速为150-200rpm，干法球磨的时间为2-3h。

4.根据权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，干法球磨的球料比为（8-10）:1。

5.根据权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，水热反应的温度为200-250℃，水热反应的时间为6-10h，升温速率为1-3℃/min。

6.根据权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中，混合粉体与乙醇的加入量的质量体积比为（2-3）:10mg/ml。

7.根据权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，碳酸钠溶液的浓度为1-3mol/l。

8.根据权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（3）中，干燥的温度为90-120℃，干燥的时间为8-12h。

9.一种改性钠离子电池正极材料，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法制备得到。

10.一种根据权利要求9所述的改性钠离子电池正极材料的应用，其特征在于，用于制备钠离子电池。

技术总结
本发明属于钠电池技术领域，具体涉及改性钠离子电池正极材料及其制备方法与应用。所述的制备方法，包括以下步骤：（1）将普鲁士白与和无水草酸混合后，在真空条件下进行干法球磨，得到混合粉体；（2）将混合粉体加入到装有乙醇的聚四氟乙烯内衬反应釜中，随后将反应釜密封并置于马弗炉内进行水热反应；（3）将步骤（2）中水热反应后得到的粉体使用碳酸钠溶液进行清洗，清洗完成后，对粉体进行真空干燥处理，干燥后即得改性钠离子电池正极材料。通过采用无水草酸作为改性添加剂，通过水热法形成的稳定共价键网络和均匀表面包覆层，可有效抑制电极材料在充放电过程中的体积膨胀和过渡金属溶解，延长电池循环寿命。

技术研发人员：李振铎,林双,吴涛,战祥连,赵艳红,宋国涛,张志鹏,徐艳,单颖会,张传乐,王超,王英健,刘洋,宁帅,董智鑫,张兵,冯作栋
受保护的技术使用者：淄博火炬能源有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/16