[發(fā)明專利]一種氧化鋁包覆鈉離子電池正極材料的制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710635330.1 | 申請(qǐng)日： | 2017-07-30 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107293729A | 公開（公告）日： | 2017-10-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 不公告發(fā)明人 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 蘇州思創(chuàng)源博電子科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/48;H01M4/58;H01M4/136;H01M4/1397 |
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| 地址： | 215009 江蘇省蘇*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 氧化鋁 鈉離子 電池 正極 材料 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電池材料領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鋁包覆鈉離子電池正極材料的制備方法。
背景技術(shù)
隨著社會(huì)的快速發(fā)展，能源與環(huán)境的問題日益突出，尋找新的清潔能源來代替石油資源變得更為迫切。動(dòng)力電池作為一種新型清潔能源受到了世界各國的重視。動(dòng)力電池是電動(dòng)車、電動(dòng)工具等可移動(dòng)用電器具的核心部件，以動(dòng)力電池為主要或輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車(EV)或混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)是汽車業(yè)的主要發(fā)展方向之一。
電池的制造成本與能耗是否對(duì)環(huán)境造成污染以及資源的回收利用率也將成為評(píng)價(jià)電池材料的重要指標(biāo)。電池發(fā)展有以下顯著特點(diǎn):綠色環(huán)保電池發(fā)展迅猛;一次電池向二次電池轉(zhuǎn)化,這有利于節(jié)約地球有限的資源,符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略;電池進(jìn)一步向小、輕、薄方向發(fā)展。鈉是地球上儲(chǔ)量較豐富的元素之一，與鋰的化學(xué)性能類似，因此也可能適用于鋰離子電池體系。鈉離子電池相比鋰離子電池有諸多優(yōu)勢(shì)，如成本低，安全性好，隨著研究的深入，鈉離子電池將越來越具有成本效益，并有望在未來取代鋰離子電池而被廣泛應(yīng)用。而且在在鈉離子電池中，Al和Na沒有合金，所以負(fù)極集流體可以選擇用Al箔，能夠進(jìn)一步降低價(jià)格。
但是由于鈉離子半徑比鋰離子半徑大，其能量密度和功率密度比鋰離子電池要低。然而在規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用中對(duì)電池能量密度的要求并不是太高，其成本和壽命則是關(guān)心的重點(diǎn)。從這個(gè)角度去看，鈉離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域擁有比鋰離子電池更大的市場(chǎng)競爭優(yōu)勢(shì)。鈉離子電池正極材料導(dǎo)電性較差，并且鈉離子半徑較鋰離子半徑大，鈉脫嵌比鋰脫嵌難，導(dǎo)致材料實(shí)際放出比容量較低，倍率性能較差。針對(duì)此問題，研究者們主要采用包覆的方法提高其性能。
傳統(tǒng)的包覆工藝主要是液相包覆，即在正極材料燒成后，采用液相的包覆材料進(jìn)行包覆，然后再用烘干或簡單復(fù)燒使包覆物穩(wěn)定于材料表面。這類工藝的缺點(diǎn)較為明顯：首先，大多數(shù)包覆材料很難形成液相，即此方法可供選擇的包覆物較少；其次，在液相包覆后再進(jìn)行燒制的過程中，易破壞包覆層，使包覆產(chǎn)生缺陷；其三，包覆的工藝過程影響材料的性能；第四，整體工藝周期較長，生產(chǎn)效率較低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種氧化鋁包覆鈉離子電池正極材料的制備方法，所述方法在正極材料中摻雜稀土金屬，形成的稀土金屬元素-O的帶隙較V-O小，使得電子由價(jià)帶被激發(fā)到導(dǎo)帶更容易，有利于促進(jìn)電子傳導(dǎo)；本發(fā)明包覆材料與接觸劑形成固熔體，易于包覆均勻，且燒制后結(jié)合緊密，包覆層不易脫落，此方法不僅縮短了生產(chǎn)周期，而且保證了包覆的均勻性，使包覆材料也可以經(jīng)過高溫從而形成理想的玻璃態(tài)包覆，提高了材料的性能。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氧化鋁包覆鈉離子電池正極材料的制備方法，該方法包括如下步驟：
（1）制備得到稀土金屬摻雜的正極材料
所述稀土金屬摻雜的正極材料組成為Na3V2-xHox(PO4)3，其中x=0.01-0.03；
按摩爾比為3:(2-x):x:3稱量氯化鈉、五氧化二釩、硝酸鈥和磷酸鉀；
將上述五氧化二釩、硝酸鈥和葡萄糖加入去離子水中溶解，在60-80度溫度下加熱攪拌成均勻混合溶液；
將所述氯化鈉和磷酸鉀加入到上述混合溶液中，在真空溫度為70-90℃下旋蒸3-4h；
在100-150℃下真空干燥5-20h，形成電極材料前驅(qū)體，在氮?dú)鈿夥障拢?jīng)400-600℃條件下預(yù)燒結(jié)3-5h、700-800℃高溫?zé)Y(jié)10-15h，冷卻后即得稀土金屬摻雜的正極材料Na3V2-xMx(PO4)3；
（2）包覆材料預(yù)處理
包覆物為氧化鋁，其粒度分布D50小于5μm，采用硼酸作為接觸劑，將硼酸與氧化物按重量比1：(3-4)混合，在高速粉碎機(jī)中粉碎15-20秒鐘，使其表面活化，狀態(tài)蓬松；
（3）復(fù)合包覆
將所述稀土金屬摻雜的正極材料Na3V2-xMx(PO4)3與所述經(jīng)過預(yù)處理的包覆材料按照質(zhì)量比(85-60)：1在混料機(jī)中混合均勻；
在大氣條件下，將所述混合好的材料進(jìn)行燒制，升溫至860℃-950℃，保溫10-15h，冷卻后得到產(chǎn)品。
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