[發(fā)明專利]新的鈉基材料及其作為正極材料或鈉離子電池的用途

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201980028260.0
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN112106246A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 讓-馬里·塔拉斯孔;閆國春;沙提亞·馬里亞潘;雷納德·達維德
• 申請（專利權(quán)）人: 國家科學研究中心;法蘭西公學院;亞眠大學;索邦大學
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;C01G31/00;H01M10/0569;H01M4/04;H01M4/13915;H01M4/58;H01M10/05;H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/02
• 代理公司: 北京銀龍知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘海勝;宋琴芝

本發(fā)明涉及式(I)的材料：Na_3?x□_xV_(2?y)M_y(PO₄)₂F_(3?z)O_z/2(I)，其中：2x≤3；0≤y≤1；0≤z≤1；□代表空缺；和M代表過渡或非過渡金屬離子。本發(fā)明還涉及制備式(I)的材料的方法，其用作正極材料的用途以及包括含有所述式(I)的材料的正極的Na離子電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及Na離子電池領(lǐng)域，并提供一種新的Na基材料。本發(fā)明還涉及制備所述材料的方法及其作為正極材料的用途。

本發(fā)明還涉及包含所述Na基材料的正極材料，并且涉及包含所述正極的Na離子電池。

背景技術(shù)

就化學元素豐度和成本而言，鋰離子電池最吸引人的選擇莫過于鈉。在儲能密度不如便攜式電子設(shè)備或汽車運輸那樣重要的應(yīng)用中，尤其是用于可再生能源的管理中，使用鈉離子代替鋰離子作為穿梭離子的電池用于代替鋰。這種認識促使鈉離子電池概念的復(fù)興，以及它致力于探索高性能電極材料的強烈活動。

Na離子電池的性能與正極材料的容量有關(guān)，而正極材料當下主要使用Na₃V₂(PO₄)₂F₃材料(NVPF)。所述材料能夠在每個配方單元中插入和去除兩個鈉離子，從而導(dǎo)致可逆容量為120mAh/g。

Bianchini等(Chemistry of Materials(材料化學),2014,26(14):4238-47)公開了Na₃V₂(PO₄)₂F₃材料的制備及其作為正極材料的用途，并且解釋了在鈉離子電池中只能實現(xiàn)兩個鈉離子的可逆提取。

Gover等(Solid State Ionics(固態(tài)離子)177(2006),1495-1500)公開了從Na₃V₂(PO₄)₂F₃材料中完全提取鈉會導(dǎo)致用于所述提取的Li//Na₃V₂(PO₄)₂F₃電池發(fā)生一些不可逆的結(jié)構(gòu)降解。由于認為該過程是不可逆的，因此從未開發(fā)去除第三鈉離子。

因此，需要提供一種可用于Na離子電池的新的Na基材料，與現(xiàn)有技術(shù)的Na離子電池相比，所述電池表現(xiàn)出改善的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種Na離子電池，與現(xiàn)有技術(shù)中所述的Na離子電池相比，其具有增加的可逆容量和增加的能量密度。

本發(fā)明的另一目的是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比具有更好的循環(huán)壽命的正極材料。

式(I)的材料

因此，本發(fā)明涉及一種式(I)的材料：

Na_3-x□_xV_(2-y)M_y(PO₄)₂F_(3-z)O_z/2 (I)

其中：

2x≤3；

0≤y≤1；

0≤z≤1；

□代表空缺；和

M代表過渡或非過渡金屬離子。