[發明專利]高比能鈉離子電池錳基層狀正極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110880965.4
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113782714B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 郭少華;許航
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/48;H01M4/485;H01M4/50;H01M4/505;H01M4/52;H01M4/525
• 代理公司: 南京新慧恒誠知識產權代理有限公司 32424
• 代理人: 鄧唯

1.一種鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料，其特征在于，其通式為Na_xLi_yMn_1-y-zM_zO₂，其中M為Ru、Ni、Cu、Zn、Mg或Ti，且0.5≤ x≤ 1，0 y≤ 0.33，0 z≤ 0.33。

2.根據權利要求1所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料，其特征在于，M為Ru；0.5≤ x≤ 0.75，0.1≤ y≤ 0.25，0.1≤ z≤ 0.25。

3.根據權利要求1所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料，其特征在于，鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料的通式為Na_0.6Li_0.2Mn_0.6Ru_0.2O₂；所述正極材料晶體結構屬于P6₃/mmc或者R_m空間群；所述正極材料呈層狀堆積結構的均勻顆粒，所述正極材料的粒徑為₀.2-5 μm。

4.權利要求1所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將鈉鹽、鋰鹽、錳鹽和金屬M的氧化物混勻后壓片，煅燒并冷卻后得到所述鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料。

5.根據權利要求7所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料的制備方法，其特征在于，煅燒過程是在500-1100℃溫度范圍內單步或多步煅燒；金屬M的氧化物選自RuO₂、NiO、CuO、ZnO、MgO和TiO₂中的一種或幾種。

6.根據權利要求7所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料的制備方法，其特征在于，所述鈉鹽為Na₂CO₃、NaNO₃和NaCl中的至少一種；所屬鋰鹽為LiOH或LiOH?H₂O、Li₂CO₃中的至少一種；所述錳鹽為MnO₂、Mn₂O₃、MnCO₃中的至少一種。

7.根據權利要求7所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料的制備方法，其特征在于，所述鈉鹽、鋰鹽、錳鹽和其他金屬氧化物中的鈉元素、鋰元素、錳元素和其他金屬元素的摩爾比為0.5-1 : 0.01-0.33 : 0.33-0.99 : 0.01-0.33。

8.根據權利要求7所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料的制備方法，其特征在于，鈉鹽、鋰鹽、錳鹽和其他金屬氧化物中的鈉元素、鋰元素、錳元素和其他金屬元素的摩爾比為0.5-0.75 : 0.1-0.25 : 0.5-0.8 :0.1-0.25。

9.根據權利要求7所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料的制備方法，其特征在于，在1-50 MPa下進行壓片。

10.根據權利要求7所述的鈉離子電池高比能錳基層狀正極材料的制備方法，其特征在于，煅燒時，以1-20℃ min^-1的升溫速率從室溫升溫至目標溫度，如需分步煅燒，則在二次煅燒前需將材料薄片取出研磨后重新壓片；煅燒時在氧氣氣氛或空氣氣氛下進行，煅燒時間為1-50h。