[發明專利]鈉離子電池的納米級前驅體、復合正極材料及制備方法

在審

• 申請號: 202111674447.3
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114361435A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 楊張萍;韓珽;陳英
• 申請（專利權）人: 浙江美達瑞新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M4/485
• 分類號: H01M4/485
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 燕宏偉

鈉離子電池的納米級前驅體、復合正極材料及制備方法，所述鈉離子電池的納米級前驅體，其通式為M_y(OH)₂或M_yO_z，0.8≤y≤1，0.8≤z3，元素M為金屬元素和稀土元素以及非金屬元素中的一種、兩種、或三種。所述元素M為五種及以下元素的任意組合。所述復合正極材料，其化學通式為其中0≤n≤1，且2≤a≤100，a為整數，0.9x：y1.8，1≤x≤1.2，0.8≤y≤1。本發明提供的鈉離子電池的納米級前驅體及復合正極材料的制備方法將兩種或多種納米級前驅體按照一定比例混合均勻后進行燒結的制備方式，制備工藝較為簡單易操作，與常用的正極材料改性處理相比，成本較低，有利于規模化生產。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池領域，特別涉及是鈉離子電池的納米級前驅體、復合正極材料及制備方法。

背景技術

隨著技術的進步以及新國標的推動下，鋰電池憑借著環保、使用壽命長、質量相對較輕等優勢，在電動自行車領域、電動汽車、電動工具、3C數碼產品等領域的應用愈發廣泛。高工產研鋰電研究所(GGII)調研數據顯示，2020年中國正極材料的出貨量達到51萬噸，鎳鈷錳酸鋰三元材料與磷酸鐵鋰市場占比排名前二。

但是，由于鋰離子電池受上游原材料的供應以及價格變化影響較大，存在發展瓶頸，而鈉離子電池憑借資源豐富、價格低廉等優勢，逐漸成為儲能領域的研究熱點。然而，鈉離子具有較大的離子半徑和較慢的動力學速率，成為制約儲能材料發展的主要因素，而發展高性能的嵌鈉正極材料是提高鈉離子電池的比能量以及推進鈉離子電池應用的關鍵。

目前鈉離子電池研究的正極材料體系，包括過渡金屬氧化物、聚陰離子類材料、普魯士藍類化合物、有機分子和聚合物、非晶材料等方面。為了改善嵌鈉正極材料的電化學性能，常用的方法是對該嵌納正極材料進行結構摻雜改性或表面包覆改性等。但是通常單純對一種材料的簡單包覆和摻雜并不能達到十分滿意的效果，且通常改性成本比較高，使得離規模化生產與最終的工業化還有很遠的距離。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種鈉離子復合正材料的納米級前驅體、復合正極材料及制備方法，其克服現有技術的不足，具體地，其采用兩種或多種前驅體按一定比例進行混合燒結得到該鈉離子復合正極材料，同時對鈉離子復合正極材料進行改性處理以提高其比容量、循環性能、及倍率性能。

鈉離子電池的納米級前驅體，其通式為M_y(OH)₂或M_yO_z，0.8≤y≤1，0.8≤z3，元素M為金屬元素和稀土元素以及非金屬元素中的一種、兩種、或三種。所述元素M為五種及以下元素的任意組合。所述金屬元素為鎳、鈷、鋁、錳、鋰、鉀、鋇、鐵、鈣、銅、鋅、鈦、鎂、鋯、鍶、鉻、錫、銻、鎢、鈮、鉬、釩、鈀、鉍、銫、鉿、鉭、釙、鎵、銦、鉈中的一種或幾種。所述稀土元素為鑭系元素以及、釔、鈧中的一種或幾種。所述非金屬元素為硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一種或幾種。

一種復合正極材料，其化學通式為其中0≤n≤1，且2≤a≤100，a為整數，0.9x：y1.8，1≤x≤1.2，0.8≤y≤1，M為金屬元素和稀土元素以及非金屬元素中的五種及以下元素的任意組合。所述金屬元素為鎳、鈷、鋁、錳、鋰、鉀、鋇、鐵、鈣、銅、鋅、鈦、鎂、鋯、鍶、鉻、錫、銻、鎢、鈮、鉬、釩、鈀、鉍、銫、鉿、鉭、釙、鎵、銦、鉈中的一種或幾種，所述稀土元素為鑭系元素以及、釔、鈧中的一種或幾種。所述非金屬元素為硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一種或幾種。

一種制備如權利要求2所述的復合正極材料的制備方法，其包括如下步驟：