[發明專利]一種鈉離子電池正極材料的包覆方法及其二次電池

在審

• 申請號: 201811470586.2
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109638273A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 戚興國;周文澤;秦東;唐堃;胡勇勝
• 申請（專利權）人: 北京中科海鈉科技有限責任公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/054
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明公開了一種鈉離子電池正極材料的包覆方法，包括如下步驟：步驟100、在攪拌罐中依次加入溶劑、正極材料和包覆前驅體，并且將溶劑和包覆前驅體經過攪拌混合均勻；步驟200、將上述混合物通過噴霧干燥設備進行噴霧干燥，獲得被包覆前驅體包裹的正極材料；步驟300、將包裹有包覆前驅體的正極材料進行二次燒結形成氧化物外殼，從而獲得氧化物包覆的正極材料；本發明基于噴霧干燥實現了對材料的均勻包覆以及迅速干燥，使得包覆工藝更簡單，包覆效果更好更均勻，而且包覆后優化了正極材料的界面，提升鈉離子電池的循環穩定性。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體為一種鈉離子電池正極材料的包覆方法及其二次電池。

背景技術

和鋰離子電池一樣，鈉離子電池的研發始于上世紀七十年代，由于鋰離子電池憑借著能量密度的優勢迅速占領了二次電池市場，全世界的研發力量集中在鋰離子電池，而鈉離子電池的發展遇到了冷淡期。但是鋰離子電池大規模產業化后暴露出了鋰資源稀缺、分布不均勻的問題，從而讓科研人員的目光重新投到了鈉離子電池。因為鈉資源豐度高，且全球分布均勻。并且鈉離子電池和鋰離子電池的工作原理、加工工藝一致，所以可以直接采用鋰離子電池的現有設備，進一步節約了鈉離子電池的研發成本。鈉離子電池被認為是鋰離子電池的有益補充，將在儲能領域得到應用。

研究表明，正極材料的循環穩定性對電池的應用起著至關重要的作用。而穩定性主要取決于兩個方面：一方面是材料本身的體積形變，導致其在循環過程中的膨脹破裂；另一方面是材料與電解液的界面，穩定的界面膜有助于電池的穩定工作。在現有技術中，包覆有助于解決以上兩個問題，在正極材料行業中常規的包覆方法為固相法和液相法。固相法是將包覆材料和層狀材料通過固相法簡單混合，該方法經濟性好，但是包覆效果不理想；液相法是將層狀材料和包覆物置于液體中攪拌，從而使其包覆均勻，在液相法中往往通過離心法或過濾法進行后續處理，但是該處理方式存在廢液等問題，而且后續的長時間烘干也帶來了經濟性不理想的問題。

發明內容

為了克服現有技術方案的不足,本發明提供一種鈉離子電池正極材料的包覆方法及其二次電池，能有效的解決背景技術提出的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種鈉離子電池正極材料的包覆方法，包括如下步驟：

步驟100、在攪拌罐中依次加入溶劑、正極材料和包覆前驅體，并且將溶劑和包覆前驅體經過攪拌混合均勻；

步驟200、將上述混合物通過噴霧干燥設備進行噴霧干燥，獲得被包覆前驅體包裹的正極材料；

步驟300、將包裹有包覆前驅體的正極材料進行二次燒結形成氧化物外殼，從而獲得氧化物包覆的正極材料。

作為本發明一種優選的技術方案，所述正極材料為層狀氧化物材料，其分子式為Na_xM1_aM2_bO₂，其中，0.6<x≤1，a>0，b≥0，a+b＝1，M1為金屬元素，包括Li、Mg、Al、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn中的一種或幾種的組合；M2為非金屬元素，包括B、F、Si中的一種或幾種的組合。

作為本發明一種優選的技術方案，所述包覆前驅體為金屬鹽或其水合物，具體包括：Al、Mg、Ti、Zn、Zr、Nb或La的氧化物、硝酸鹽及其水合物、硫酸鹽及其水合物、有機鹽中的一種或多種的組合。

作為本發明一種優選的技術方案，所述溶劑為水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、丙酮中的一種或多種的組合。

作為本發明一種優選的技術方案，在步驟300中，二次燒結的溫度為100-1000℃。

另外，本發明還提供了一種鈉離子二次電池，所述鈉離子二次電池包括上述鈉離子電池的正極材料。