[發明專利]一種鈉離子電池正極材料及其制備方法以及鈉離子電池

在審

• 申請號: 202111582783.5
• 申請日: 2021-12-22
• 公開（公告）號: CN114180627A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉麗英;梁錦記;孟祥聰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C01G37/00
• 分類號: C01G37/00;H01M10/054;H01M4/58
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李澤艷

本發明涉及鈉離子電池技術領域，特別涉及一種鈉離子電池正極材料及其制備方法以及鈉離子電池。一種鈉離子電池正極材料的制備方法，包括以下步驟；步驟一：細化鉻酸鈉；步驟二：將所述細化后的鉻酸鈉置于還原性氣氛中進行熱處理，得到鈉離子正極材料亞鉻酸鈉。本發明中采用鉻酸鈉一種原料，避免了原料混合不均勻導致制備電極正極材料效果不好的問題，并且制備步驟簡單，通過一次熱處理即可，省去了現有技術中需要先在氧化性氣氛下低溫熱處理的操作過程，節約能源，降低成本，簡化了操作步驟，且該材料應用于鈉離子電池正極具有良好的充放電電化學性能。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，特別涉及一種鈉離子電池正極材料及其制備方法以及鈉離子電池。

背景技術

鈉離子電池具有價格便宜、資源分布廣以及電解質的選擇范圍寬等優勢，并且工作原理、電池結構與鋰離子電池相似，兼容鋰離子電池現有的生產設備，被認為是最有可能取代或補充鋰離子電池的下一代新型儲能電池的主流，尤其是在大規模儲能領域中。正極材料是阻礙鈉離子電池發展的主要瓶頸。層狀金屬氧化物Na_xMO₂(0x≤1，M＝Ni,Co,Mn,Fe,Ti,V,Cr)中，亞鉻酸鈉(NaCrO₂)因理論比容量高(250mAhg^-1)、結構可逆性好、Na⁺擴散快并且電子導電率高而引起了關注。

現有技術中主要采用固相反應法和溶膠–凝膠法制備亞鉻酸鈉。其中，采用固相反應法制備亞鉻酸鈉正極材料，一般需要混合多種原料，在制備時難以保證多種原料混合均勻，容易造成正極材料效果差，并且需要反復的高低溫熱處理，操作復雜。而溶膠–凝膠法制備亞鉻酸鈉雖能在一定程度上克服固相反應法的原料混合不均勻的問題，但通常也需要高低溫熱處理過程，操作復雜，不適合大規模生產。

發明內容

本發明提供了一種鈉離子電池正極材料及其制備方法以及鈉離子電池，用于解決現有技術中鈉離子電池正極材料制備方法復雜，不適合大規模生產的問題。

本發明提供的一種鈉離子電池正極材料亞鉻酸鈉的制備方法，包括以下步驟；步驟一：細化鉻酸鈉；步驟二：將細化后的所述鉻酸鈉置于還原性氣氛中進行熱處理，得到鈉離子正極材料亞鉻酸鈉。

優選地，所述步驟一具體包括：將所述鉻酸鈉和球磨珠一起放入球磨罐中，將所述球磨罐在手套箱中置換氣后密封并放入高能球磨機中，設置好所述高能球磨機的球磨時間和轉速后開始球磨。

優選地，所述步驟一具體包括：將所述鉻酸鈉、研磨介質、球磨珠一起放入球磨罐中，將所述球磨罐在手套箱中置換氣后密封并放入高能球磨機中，設置好所述高能球磨機的球磨時間和轉速后開始球磨。

優選地，所述球磨轉數為300rmp～600rmp，所述球磨珠和所述原料的比例為10:1～60:1，所述球磨時間為8h～24h。

優選地，所述步驟二具體包括：將細化后的原料放置在剛玉方舟中，然后將方舟放入管式爐，密封所述管式爐，通入還原性氣體，設置熱處理溫度和時間，進行熱處理，得到鈉離子正極材料亞鉻酸鈉。

優選地，所述還原性氣氛選自：氬氣–氫氣混合氣、氮氣–氫氣混合氣、氦氣–氫氣混合氣中的一種或多種，所述還原性氣氛中氫氣的體積百分數為5％-10％，通入所述還原性氣氛的時間為0.5h～1h。。

優選地，所述熱處理依次包括：升溫階段、恒溫階段、降溫階段。

優選地，所述升溫階段的升溫速率為1℃/min～10℃/min。

優選地，所述恒溫階段的溫度為400℃～950℃，所述恒溫階段的時間為3h～18h。

優選地，所述降溫階段的降溫速度為1℃/min～5℃/min。

本發明還提供一種上述制備方法制備得到的鈉離子電池正極材料。