[發明專利]一種納米片狀鈉離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710050601.7
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106711440A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 黃象金;宋曉娜;鄧耀明;黃云輝;周訓富;文慶有;張新河;常嵩;李中廷;趙玲
• 申請（專利權）人: 東莞市邁科新能源有限公司;東莞市邁科科技有限公司;東莞市邁科鋰離子電池工業節能技術研究院
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M10/054;C01G53/00;B82Y30/00
• 代理公司: 深圳市智圈知識產權代理事務所(普通合伙)44351
• 代理人: 韓紹君

技術領域

本發明涉及電化學材料技術領域，特別涉及一種納米片狀鈉離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

隨著能源匱乏、資源緊缺、環境污染等問題日益嚴重，開發新型清潔可持續的能源已成為人們關注的重點。由于鈉資源豐富，在地殼中的含量為2.64％，在海水中NaCl的含量占3.5％，易提取，成本低廉，且與鋰具有相似的化學性質，因此人們對鈉離子電池的研究越來越多。

然而當前制約鈉離子電池實用化的主要瓶頸正是缺乏可穩定嵌/脫鈉離子的長壽命型電極材料。在鈉離子電池正極材料中，過渡元素鐵、錳、鎳等組成的層狀材料受到廣泛關注，并可能最早實現大規模商業化應用，但基本以不規則顆粒狀為主，分子通式為NaMO₂(M為一種或多種金屬元素的組合)，存在比容量低、倍率性能差、性能不穩定等缺點。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的上述不足，提供一種高容量、倍率放電性能好的六邊形納米片狀的Na_0.45(Mn_0.52Ni_0.28-xFex)O₂材料，其六邊形納米片狀材料形貌獨特，可以提高材料的結構穩定性、儲鈉比容量和倍率放電性能，能夠讓鈉離子更快地嵌脫，可以穩定嵌/脫鈉離子，使用壽命長，規整性好，比容量高、倍率性能好、性能穩定。

本發明的目的還在于，提供一種上述Na_0.45(Mn_0.52Ni_0.28-xFex)O₂材料的制備方法。

本發明為達到上述目的所采用的技術方案是：

一種納米片狀鈉離子電池正極材料，該納米片狀鈉離子電池正極材料的分子式為Na_0.45(Mn_0.52Ni_0.28-xFe_x)O₂，其中x為0.08～0.2。

優選地，該納米片狀鈉離子電池正極材料的分子式中原子Na：Mn+Ni+Fe：O的摩爾比為0.45:0.8:2.0，分子式為Na_0.45M_0.8O₂，其中M為金屬元素。

一種前述的納米片狀鈉離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟：

第一步，將可溶性鎳鹽、鐵鹽、錳鹽、鈉鹽加入去離子水中，攪拌溶解均勻，得到混合鹽溶液；

第二步，向第一步所得的混合鹽溶液中加入檸檬酸水溶液，在中溫水浴下攪拌反應一段時間，加入氨水調節PH值，繼續在高溫水浴下攪拌反應一段時間，反應得到前驅體凝膠；

第三步，將第二步所得的前驅體凝膠進行干燥、研磨、預燒結、高溫燒結后，得到納米片狀鈉離子電池正極材料。

進一步地，所述的可溶性鎳鹽為正二價鎳鹽，正二價鎳鹽為硝酸鎳、氯化鎳、硫酸鎳、醋酸鎳中的任一種；所述的可溶性鐵鹽為氯化亞鐵、硝酸鐵、醋酸亞鐵中的任一種；所述的可溶性錳鹽為正二價錳鹽，正二價錳鹽為硝酸錳、硫酸錳、醋酸錳、氯化錳中的任一種；所述的可溶性鈉鹽硝酸鈉、氯化鈉中的任一種。

進一步地，所述的第一步中混合鹽溶液的質量分數為6.3％～9.6％。

進一步地，所述的第二步中氨水調節PH為5.5～6.0。

進一步地，所述的第二步中檸檬酸水溶液的濃度為0.04～0.07g/mL。

進一步地，所述的第二步中混合鹽溶液與檸檬酸水溶液的質量比為0.7～3.2。

進一步地，所述的第二步中中溫水浴的溫度為40～50℃、反應時間為1～3小時，所述的第二步中高溫水浴的溫度為60～90℃、反應時間為6～8小時。

進一步地，所述的第三步中具體包括在100℃干燥12～16小時，在500℃預燒結4～6小時，在850～950℃燒結12～14小時。