[發明專利]一種鈉離子電池高鎳層狀氧化物材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010086561.3
• 申請日: 2020-02-11
• 公開（公告）號: CN113258060B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 胡勇勝;丁飛翔;趙成龍;容曉暉;陸雅翔;陳立泉
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/485;H01M4/131;H01M10/054;C01G53/00
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

1.一種鈉離子電池高鎳層狀氧化物材料，其特征在于，所述鈉離子電池高鎳層狀氧化物材料的化學通式為：Na_xNi_aFe_bMn_cM_d0_2±δ；

其中，Ni、Fe、Mn為過渡金屬元素，M為對過渡金屬位摻雜取代的元素；在氧化物材料的結構中，過渡金屬位的離子與鄰近的六個氧形成八面體結構，并與八面體配位的NaO₆層交替排布，構成空間群為R-3m的O3型的鈉離子電池高鎳層狀氧化物材料；

所述M具體包括Li⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，B³⁺，Co³⁺，V³⁺，Y³⁺，Ti⁴⁺，Zr⁴⁺，Sn⁴⁺，Mo⁴⁺，Si⁴⁺，Ru⁴⁺，Nb⁵⁺，Sb⁵⁺，Mo⁵⁺，Mo⁶⁺，W⁶⁺中的一種或多種； x，a，b，c，d和2+δ分別為對應元素所占的摩爾百分比，化學通式中各組分滿足電荷守恒和化學計量守恒，并且，0.67≤x≤1，0.5＜a＜1，0.01≤b≤0.35，0.01≤c≤0.35，0＜d≤0.3，0≤δ≤0.1。

2.根據權利要求1所述的鈉離子電池高鎳層狀氧化物材料，其特征在于，所述鈉離子電池高鎳層狀氧化物材料用于鈉離子二次電池的正極活性材料。

3.一種上述權利要求1所述的鈉離子電池高鎳層狀氧化物材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法為固相法，包括：

將所需鈉的化學計量100wt%-120wt%的鈉源、所需化學計量鎳的氧化物、鐵的氧化物、錳的氧化物和M的氧化物、氫氧化物或硝酸鹽按比例混合，加入無水乙醇或丙酮研磨均勻后得到前驅體粉末；所述鈉源包括硝酸鈉、過氧化鈉、超氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉和草酸鈉中的一種或多種；

將所得前驅體粉末壓片置于坩堝內，在空氣和/或氧氣的燒結氣氛，700-900 ℃下煅燒10-24小時，降溫至室溫后研磨即得所述高鎳層狀正極氧化物材料；

其中，M為對過渡金屬位摻雜取代的元素，具體包括Li⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，B³⁺，Co³⁺，V³⁺，Y³⁺，Ti⁴⁺，Zr⁴⁺，Sn⁴⁺，Mo⁴⁺，Si⁴⁺，Ru⁴⁺，Nb⁵⁺，Sb⁵⁺，Mo⁵⁺，Mo⁶⁺，W⁶⁺中的一種或多種。