[發(fā)明專利]一種包覆結(jié)構(gòu)鈉離子電池正極材料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011294456.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-18
• 公開（公告）號(hào): CN112456567A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬紫峰;郭凱強(qiáng);車海英;廖建平;周煌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江鈉創(chuàng)新能源有限公司
• 主分類號(hào): C01G53/00
• 分類號(hào): C01G53/00;C01G31/02;B82Y40/00;B82Y30/00;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/054
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發(fā)明公開了一種包覆結(jié)構(gòu)鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，將金屬源溶解或分散到易揮發(fā)溶劑中制成溶液/懸浮液，然后加入鈉離子電池正極材料或正極材料前驅(qū)體，混合均一，干燥后煅燒使金屬源分解成活性氧化物包覆在鈉離子電池正極材料或正極材料前驅(qū)體的表面。本發(fā)明通過釩源前驅(qū)體分散懸浮于介質(zhì)中，在合成鈉離子正極材料過程中包覆活性氧化物，包覆層在正極材料表面分布均勻、結(jié)合緊密，提高鈉離子電池正極材料的循環(huán)穩(wěn)定性，并且由于表面納米層活性氧化物對(duì)空氣中CO₂/H₂O和電解液均具有較好的穩(wěn)定性，有效提高了正極材料的空氣儲(chǔ)存穩(wěn)定性和充放電循環(huán)壽命，方法簡單，成本低，可用于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種活性氧化物V₂O₅包覆鈉離子電池正極材料的制備方法，屬于鈉離子電池材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈉離子電池以其豐富的原材料、低成本以及高安全性等特點(diǎn)成為了近年來電池技術(shù)的研發(fā)熱點(diǎn)。鈉離子電池潛在應(yīng)用場景包括如低速電動(dòng)車以及儲(chǔ)能裝置等。正極材料是鈉離子電池的關(guān)鍵材料之一，其中層狀結(jié)構(gòu)過渡金屬氧化物具有較高比容量以及其與目前市場上比較成熟的鋰電池的正極材料在合成以及電池制造方面的許多類同性，是鈉離子電池正極材料有潛力得到商業(yè)化生產(chǎn)的材料之一。

然而，層狀結(jié)構(gòu)過渡金屬氧化物在空氣中儲(chǔ)存穩(wěn)定性差及/或充電態(tài)電解液中晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，在長循環(huán)和大電流充放電中容量衰減嚴(yán)重，即循環(huán)性能和倍率性能不能完全符合應(yīng)用的要求，而空氣中儲(chǔ)存穩(wěn)定性差則使得材料必須在嚴(yán)格的條件儲(chǔ)存和使用。對(duì)材料進(jìn)行表面包覆是最有效的改性處理方法之一：包覆隔離層，防止電解液與材料直接接觸，例如金屬氧化物和氟化物包覆以及碳包覆，在不損失材料比容量的前提下有效阻止正極材料與電解液反應(yīng)，提高正極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。包覆后的正極材料也增加了在空氣中儲(chǔ)存穩(wěn)定性，使得材料在儲(chǔ)存運(yùn)輸以及加工使用中更為便利，產(chǎn)品品質(zhì)更為一致穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種表面包覆鈉離子電池正極材料的制備方法，以提高鈉離子電池的電化學(xué)性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種包覆結(jié)構(gòu)鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，將金屬源溶解或分散到易揮發(fā)溶劑中制成溶液/懸浮液，然后加入鈉離子電池正極材料或正極材料前驅(qū)體，混合均一，干燥后煅燒使金屬源分解成活性氧化物包覆在鈉離子電池正極材料或正極材料前驅(qū)體的表面。

優(yōu)選地，所述的金屬源為五氧化二釩，二氧化鈦，二氧化鋯，氧化銅，氧化錫，三氧化二鋁，二氧化錳或其它在煅燒溫度下可分解為氧化物的金屬鹽。

優(yōu)選地，將NH₄VO₃固體研磨成粉末，然后分散到易揮發(fā)溶劑中，在不斷攪拌下，加入鈉離子電池正極材料，于水浴鍋中蒸干后在含氧氣氛中煅燒，自然冷卻即得活性氧化物包覆鈉離子正極材料。

優(yōu)選地，所述易揮發(fā)溶劑為無水乙醇、丙醇、丙酮或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

更優(yōu)選地，所述NH₄VO₃與無水乙醇的質(zhì)量比為0.0005～0.02：1。

更優(yōu)選地，所述NH₄VO₃與鈉離子電池正極材料的質(zhì)量比為0.005～0.1：1。

更優(yōu)選地，所述水浴鍋的溫度為50～90℃。

更優(yōu)選地，所述煅燒的溫度為300-900℃，時(shí)間為2-15h。

優(yōu)選地，所述鈉離子電池正極材料為NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂層狀過渡金屬氧化物。