[發(fā)明專利]正極活性材料、其制備方法及鈉離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910111957.6
• 申請日: 2019-02-12
• 公開（公告）號: CN111554919B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱金友;郭永勝;梁成都;劉倩;林文光
• 申請（專利權(quán)）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M10/054
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 段月欣

本申請公開了一種正極活性材料、其制備方法及鈉離子電池，所述正極活性材料的分子式為L_xNa_yM_zCu_αFe_βMn_γO_2+δ?0.5ηX_η，其中，L為堿金屬位摻雜取代元素，M為過渡金屬位摻雜取代元素，X為氧位摻雜取代元素，0≤x0.35，0.65≤y≤1，0α≤0.3，0β≤0.5，0γ≤0.5，?0.03≤δ≤0.03，0≤η≤0.1，z+α+β+γ＝1，且mx+y+nz+2α+3β+4γ＝2(2+δ)，m為所述L的化合價態(tài)，n為所述M的化合價態(tài)；且所述正極活性材料的pH為10.5～13。本申請?zhí)峁┑恼龢O活性材料具有較高的容量性能及庫倫效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于儲能裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種正極活性材料、其制備方法及鈉離子電池。

背景技術(shù)

目前，鋰離子電池占據(jù)動力電池的核心地位，同時鋰離子電池也面臨著極大的挑戰(zhàn)，如鋰資源的日益緊缺、上游材料價格不斷攀升、循環(huán)回收技術(shù)開發(fā)滯后、老舊電池循環(huán)回收利用率低下等問題。鈉離子電池能夠利用鈉離子在正負(fù)極之間的脫嵌過程實現(xiàn)充放電，而且鈉資源的儲量遠(yuǎn)比鋰豐富、分布更為廣泛、成本遠(yuǎn)比鋰低，因此可以將鈉離子電池作為鋰離子電池的有效補(bǔ)充用于電動車領(lǐng)域和儲能領(lǐng)域。

其中，鈉基層狀過渡金屬氧化物被認(rèn)為是鈉離子電池中最有希望商業(yè)化的正極活性材料之一。然而，鈉基層狀過渡金屬氧化物在使用過程中面臨著電化學(xué)性能較差的問題，限制了其商業(yè)化進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本申請?zhí)峁┮环N正極活性材料、其制備方法及鈉離子電池，旨在提高正極活性材料的容量性能及庫倫效率。

為了達(dá)到上述目的，本申請第一方面提供一種正極活性材料，正極活性材料的分子式為L_xNa_yM_zCu_αFe_βMn_γO_2+δ-0.5ηX_η，分子式中，L為堿金屬位摻雜取代元素，L選自Li⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺及Zn²⁺中的一種或多種，M為過渡金屬位摻雜取代元素，M選自Li⁺、Ni²⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Ca²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺、Mn³⁺、Al³⁺、B³⁺、Cr³⁺、V³⁺、Zr⁴⁺、Ti⁴⁺、Sn⁴⁺、V⁴⁺、Mo⁴⁺、Mo⁵⁺、Ru⁴⁺、Nb⁵⁺、Si⁴⁺、Nb⁶⁺、Mo⁶⁺及Te⁶⁺中的一種或多種，X為氧位摻雜取代元素，X選自F^﹣、Cl^﹣、Br^﹣及I^﹣中的一種或多種，0≤x0.35，0.65≤y≤1，0α≤0.3，0β≤0.5，0γ≤0.5，-0.03≤δ≤0.03，0≤η≤0.1，z+α+β+γ＝1，且mx+y+nz+2α+3β+4γ＝2(2+δ)，m為L的化合價態(tài)，n為M的化合價態(tài)；且正極活性材料的pH為10.5～13。

本申請第二方面提供一種正極活性材料的制備方法，制備方法包括以下步驟：

鈉過渡金屬氧化物的制備，按預(yù)設(shè)比例將L源、Na源、M源、Cu源、Fe源、Mn源及X源混合，并在含氧氣氛中經(jīng)熱處理，得到鈉過渡金屬氧化物；