[發明專利]一種聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210024348.9
• 申請日: 2022-01-08
• 公開（公告）號: CN114361421A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 侴術雷;劉曉浩;李麗;肖遙;劉倩楠
• 申請（專利權）人: 溫州大學碳中和技術創新研究院
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料及其制備方法。該聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料具有如下化學式：Na_10?6x?9yCo_2xFe_xAl_yCu_yZn_yMg_y(PO₄)₂P₂O₇。其中，0x1，0y0.5。本發明還提供了所述聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料的制備方法。高電壓鈉離子電池正極材料普遍存在穩定性不佳的問題，本發明通過引入廉價非活性金屬來穩定材料結構，極大地提升了材料的長循環性能。與現有技術相比，本發明操作工藝簡單易行，能量密度較高，循環性能良好，是一種優異的高電壓鈉離子電池正極材料。

技術領域

本發明屬于鈉離子電池正極材料領域，更具體地，涉及一種聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料，以及該鈉離子電池正極材料的制備方法。

背景技術

在過去的三十年間，作為一種綠色高效電源，鋰離子電池得到了飛速發展和廣泛的研究應用，在分布式微電網中也已經得到了示范應用。然而，隨著電動汽車、智能電網時代的真正到來，全球的鋰資源將無法滿足動力鋰離子電池的巨大需求，從而將進一步推高與鋰相關的原材料價格，增大電池成本，最終阻礙新能源產業的發展。因此，鈉離子電池因資源豐富、價格低廉、安全環保、性能優異等優點在儲能領域受到了廣泛的研究和關注。鈉離子電池有著和鋰離子電池相似的儲能機理，有望成為大規模儲能的最優選擇之一。正極材料是當前制約鈉離子電池性能的主要瓶頸，也就是“木桶效應”中的短板。

當前，聚陰離子型鈉離子電池正極材料普遍面臨的問題是比容量不高，在這種情況下，提高正極材料的工作電壓是提升電池能量密度的一個最有效途徑。聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料的熱力學穩定性普遍較好，結構較為穩定，平均電壓高，理論容量可觀等顯著優點，是一類非常具有應用前景的高電壓鈉離子電池正極材料。然而，高電壓材料面臨的問題依然較為突出，如高電壓下材料的結構穩定性變差、電解液的分解等，這極大的阻礙了高電壓材料的實用化進程。

因此，一種具有高能量密度、高功率密度、循環性能優異的高電壓正極材料是鈉離子電池快速發展的迫切需求。

發明內容

本發明的目的是提供一種聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料及其制備方法。

本發明的第一方面提供一種聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料，該聚陰離子型高電壓鈉離子電池正極材料具有如下化學式Na_10-6x-9yCo_2xFe_xAl_yCu_yZn_yMg_y(PO₄)₂P₂O₇。其中，0x≤1，0≤y0.5。