[發明專利]鈉離子電池用單斜結構正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810606087.5
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN110589892B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 夏暉;朱曉輝;薛亮;郭秋卜;楊梅
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;C01G45/12;H01M10/0525
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發明公開了一種鈉離子電池正極材料及其制備方法，以Mn₃O₄材料為前軀體材料，將其置于鈉源水溶液中進行兩步水熱反應，得到產物經熱處理后得到具有單斜結構的NaMnO_2?y(OH)_2y或NaMnO_2?y?δ(OH)_2y材料。本發明公開的鈉離子電池正極材料制備工藝簡單，能耗較低，制備的鈉離子正極材料的比容量、倍率性能、循環穩定性和首次庫倫效率等均顯示出優良的電化學性能。

技術領域

本發明屬于電池材料領域，具體涉及一種鈉離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

相比于鈉離子電池正極材料如NaFePO₄、NaCoO₂、Na₂FePO₄F、Na₃V₂(PO4)₃和NaCrO₂等，Na_xMnO₂材料具有較高的理論比容量，同時錳元素作為Na_xMnO₂主要原料之一，具有價格低廉、來源廣泛等優點，因此Na_xMnO₂正極材料的研究受到了廣泛的關注，多數研究者將Na_xMnO₂正極材料的研究關注點主要集中于O3-、隧道結構(tunnel)、和P2-型結構上。但目前報道的O3-、tunnel-、和P2-Na_xMnO₂正極材料在電化學性能上均存在不足。如O3-Na_xMnO₂正極材料能夠提供較高的放電容量(可達197mAh/g，Ma XH,et al.J.Electrochem.Soc.2011,158,A1307-A1312)，但在充放電過程中由于自身晶體結構的原因，晶格結構易發生畸變，轉變成尖晶石型結構，導致其易發生容量衰減(Caballero A,et al.J.Solid State Chem.,2003,174,365-371)；P2-Na_xMnO₂正極材料結構較為穩定，循環穩定性較好，但很難表現出較好的倍率性能；而tunnel-Na_xMnO₂正極材料能夠表現出較好的循環穩定性和倍率性能(CaoYL,et al.Adv.Mater.2011,23,3155-3160；Kim H,et al.Chem.Mater.2012,24,1205-1211)，但受制于Na_xMnO₂中鈉元素含量的制約，無法發揮出較高的放電容量。因此，能夠開發出一種新的合成方法以制備出高容量、較好倍率性能和循環穩定性的Na_xMnO₂正極材料是亟待解決的。