[發(fā)明專利]一種鈉離子二次電池用高電壓正極材料，制備方法，電極及鈉離子二次電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910016366.0
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN109734069A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙文文;張勍
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西卡耐新能源有限公司;上海卡耐新能源有限公司;南昌卡耐新能源有限公司;江蘇卡耐新能源有限公司;南京卡耐新能源技術(shù)發(fā)展有限公司
• 主分類號: C01B25/455
• 分類號: C01B25/455;C01B32/05;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 劉常寶

本發(fā)明公開了一種鈉離子二次電池用高電壓正極材料，制備方法，電極及鈉離子二次電池，本方案中的高電壓正極材料具有式Na_xCr_yM_z(PO₄)₂F₃表示的磷酸鹽金屬化合物，其中，M為至少M(fèi)g,Ti,V,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn以及Zr中的至少一種元素，并且滿足2≤x≤4，1≤y≤2，0≤z≤1。本發(fā)明提供的方案能夠形成具有較高電壓的鈉離子電池用正極材料，并據(jù)此能夠有效的提高鈉離子二次電池的高能量密度，并且保證鈉離子二次電池的穩(wěn)定可靠性，可有效克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動力電池，具體涉及鈉離子二次電池技術(shù)。

背景技術(shù)

近年來，能源生產(chǎn)和存儲技術(shù)日益受到研究者的關(guān)注。鋰離子電池自1990 年初實現(xiàn)商業(yè)化以來，在接近30的歷史中，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在很多領(lǐng)域中。尤其近年來在新能源汽車領(lǐng)域也得到很大程度的應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為鋰離子電池的需求量也會迅速增加。隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用，鋰資源不足所造成鋰離子電池成本較高等擔(dān)憂也逐漸顯露，尤其是近年來電池原材料的不斷漲價。面對以上的種種擔(dān)憂，研究者們開始思考利用資源豐富的鈉元素取代鋰元素，逐漸開始了對到鈉離子電池的研究。鈉離子電池與鋰離子電池的儲能機(jī)理相似，有望作為低成本的二次電池應(yīng)用與大型儲能設(shè)施。

作為鈉離子電池的正極材料的一種，含有鈉離子的層狀金屬氧化已被研究者們進(jìn)行了廣泛的研究。其中最為代表性的為具有NaFeO₂晶型結(jié)構(gòu)的層狀金屬氧化物。雖然這類正極材料，例如Na_xCoO₂，NaNiO₂，NaMnO₂以及 NaNi_xMn_1-xO₂，NaFe_xMn_1-xO₂等復(fù)合類氧化物作為有力的正極材料候選，但這類材料的平均電壓較低，大概在3.3V左右，無法滿足高能量密度的要求。而且層狀氧化物在充放電過程中的體積變化較大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有鈉離子電池的正極材料無法滿足高能量密度要求的問題，需要一種新的鈉離子電池的正極材料。

為此，本發(fā)明的目的在于提供一種鈉離子二次電池用高電壓正極材料，同時還提供一種該正極材料的制備方法，采用該正極材料的鈉離子二次電池用電極及鈉離子二次電池。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的鈉離子二次電池用高電壓正極材料，具有式Na_xCr_yM_z(PO₄)₂F₃表示的磷酸鹽金屬化合物，其中，M為至少M(fèi)g,Ti,V,Mn, Fe,Co,Ni,Cu,Zn以及Zr中的至少一種元素，并且滿足2≤x≤4，1≤y≤2，0≤z≤1。

進(jìn)一步的，所述的正極材料中，當(dāng)M為V，Mn，F(xiàn)e，Co，Ni三價元素時， y+z＝2,且x＝3。

進(jìn)一步的，所述的正極材料中，當(dāng)M為Mn，F(xiàn)e，Co，Ni，Zn二價元素時，x+3y+2z＝9。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的鈉離子二次電池用高電壓正極材料制備方法，包括：

制備Cr_yM_zPO₄金屬磷酸鹽前驅(qū)體；

將制備的Cr_yM_zPO₄前驅(qū)體與NaF按定量比進(jìn)行充分混合；