沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料及其原位制备方法

本发明属于电池材料领域，具体涉及沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料及其原位制备方法。

背景技术：

1、随着电动汽车市场及便携移动设备的发展，人们对于储能技术的要求越来越高。针对锂资源即将耗尽这一问题，人们试图通过开发出新的钠离子电池以代替锂离子电池储能系统。层状金属氧化物材料具有易于合成、比容量高等优点，被认为是目前最有潜力用于钠离子电池中的正极材料。但是这种化合物仍有缺陷，其中亚铬酸钠(nacro2)是一种经典的o3型层状正极材料，在这种材料充放电过程中，会经历o3’、p3复杂的相变，多次循环之后结构发生不可逆的改变导致循环稳定性下降。此外，因为制备过程中需要加入过量碳酸钠从而不可避免的造成这类层状正极材料存在表面残碱，这些残碱容易溶于电解液产生副反应而影响电极材料的循环稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠钠离子电池正极材料（p@nco）及其原位制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法，包括以下步骤：

4、1）在高能球磨罐中加入摩尔比为1:0.95~0.97的na2co3、cr2o3，然后加入na2co3和cr2o3总质量1~6%的沥青，放入适量球磨珠后以转速1200~1600 rad min-1持续球磨10~30min，得到前驱体粉末；

5、2）将前驱体粉末以压力12~15 mpa进行压片使粉末成片状，放入管式炉中在氮气氛围下以3~10℃ min-1加热至800~1000℃后保温10~16 h，得到沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料（p@nco）。

6、优选的，所述沥青为205号中温沥青。

7、本发明所提供的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料（p@nco）可作为的钠离子电池正极材料，应用于钠离子电池中。

8、钠离子电池组装：将p@nco、粘结剂pvdf、导电剂sp按照质量比＝85~90 : 5~10 :5·10混合研磨后均匀地涂在1 cm2的涂碳铝箔上作为正极，金属钠作为负极，电解液为0.8m naclo4的pc溶液，其中fec作为添加剂。电池组装在氩气保护下手套箱内进行（氧气和水分含量均低于1 ppm）。

9、本发明选用价格低廉且资源广泛的沥青作为碳源，开发了一种低碳、绿色并且可以宏量制备材料的方法。所述的沥青优选为205中温沥青，一是起到原位包覆的作用，二是通过合适的沥青炭化产生还原作用而消除残碱，三是引入沥青后扩大了材料的层间距，增强了钠离子传输。用中温沥青制备的p@nco展示出优异的循环稳定性，可以广泛应用于工业生产和制造。

技术特征：

1.沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2. 根据权利要求1所述的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法，其特征在于，所述na2co3和cr2o3的摩尔比为1:0.95 ~0.97。

3.根据权利要求1所述的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法，其特征在于，所述沥青的添加量为na2co3和cr2o3总质量的1~6%。

4.根据权利要求1所述的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法，其特征在于，所述沥青为205号中温沥青。

5. 根据权利要求1所述的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为1200~1600 rad min-1，时间为10~30 min。

6.根据权利要求1所述的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法，其特征在于，所述压片时的压力为12~15 mp。

7. 根据权利要求1所述的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法，其特征在于，所述加热速率为3~10℃ min-1。

8.一种根据权利要求1~7任一项所述的制备方法得到的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料。

9.根据权利要求8所述的沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料作为钠离子电池正极材料在钠离子电池中的应用。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，钠离子电池的组装如下：将沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料、粘结剂、导电剂按照质量比为85~90 : 5~10 : 5~10混合研磨后均匀地涂在1 cm2的涂碳铝箔上作为正极，金属钠作为负极为，电解液为0.8m naclo4的pc溶液，fec作为添加剂，电池组装在氩气保护下手套箱内进行。

技术总结
本发明公开了沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料的原位制备方法。在球磨罐中加入Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;、Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;和沥青，球磨，得到前驱体粉末；将前驱体粉末进行压片处理使粉末成片状，放入管式炉中在氮气氛围下加热至800~1000℃后保温10~16 h，得到沥青包覆且无表面残碱的亚铬酸钠材料。本发明选用价格低廉且资源广泛的沥青作为碳源，开发了一种低碳、绿色并且可以宏量制备材料的方法，所述的沥青优选为205中温沥青，一是起到原位包覆的作用，二是通过合适的沥青炭化产生还原作用而消除残碱，三是引入沥青后扩大了材料的层间距，增强了钠离子传输，用中温沥青制备的P@NCO展示出优异的循环稳定性，可以广泛应用于工业生产和制造。

技术研发人员：洪振生,陈晨,郑力拓,梁包龙
受保护的技术使用者：福建师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16