[發明專利]一種鈉離子電池正極材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210352254.4
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114678506A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 徐世國
• 申請（專利權）人: 無錫博力盛能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/525;H01M4/58;H01M4/583;H01M4/587
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本發明涉及一種鈉離子電池正極材料及其制備方法。本發明的鈉離子電池正極材料包括Na_xFe_1?yM_y(SO₄)_1.6?z/2F_z以及嵌入在Na_xFe_1?yM_y(SO₄)_1.6?z/2F_z本體中的碳基材料，其中M是摻雜元素，由式ΣW_iB_i(i是大于0的自然數)表示，B_i是除Fe之外的元素，W_i是元素B_i在總摻雜劑組合中的占比，使得ΣW_i＝1，M的化合價為N，且+2≤N≤+3；1.0≤x≤1.2，0＜y≤0.2，0＜z≤1；碳基材料的質量分數為1.0％～3.0％。本發明的鈉離子電池正極材料的放電平臺高，循環穩定性好。

技術領域

本發明涉及鈉離子電池技術領域，具體涉及一種鈉離子電池正極材料及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其具備高容量、高能量、循環可逆性好且產業化技術成熟等特點，已廣泛應用于便攜式電子產品、電動汽車等消費市場領域。但是，由于地殼中鋰元素含量有限，而且大部分優質鋰資源分布于南美洲和澳大利亞，需求大幅提升后，鋰產品價格上漲，導致鋰離子電池生產成本及銷售價格持續升高，限制了鋰離子電池在未來大型儲能系統的應用。因此，未來大規模儲能技術迫切需要一種廉價的電化學儲能設備和器件，實現可再生能源循環且高效的利用。鈉離子電池由于鈉元素資源豐富、能量轉換效率高、循環壽命長、維護成本低，以及其與鋰離子電池類似的工作原理，被公認為是未來大型儲能系統理想的儲能器件，可實現將來智能電網能量的實時儲存和跨時調度。

由于地殼中鐵含量豐富且環境友好，鐵基聚陰離子型正極材料近年來得到了飛速的發展，其中，鐵基硫酸鹽材料被認為是未來理想的鈉離子電池正極材料，如Na_xFe_y(SO₄)_z、Na₃Fe₂(SO₄)₃F/C。

在已有的專利技術中，雖然引入F元素的Na₃Fe₂(SO₄)₃F/C正極材料的性能提升很多，但是對材料的放電容量、放電平臺、循環性能還需要進一步改善。

發明內容

基于上述問題，本發明提供一種鈉離子電池正極材料及其制備方法，使用本發明的鈉離子電池正極材料可以制備出放電平臺高、循環穩定性好的鈉離子電池。

具體地，本發明的鈉離子電池正極材料包括Na_xFe_1-yM_y(SO₄)_1.6-z/2F_z以及嵌入在Na_xFe_1-yM_y(SO₄)_1.6-z/2F_z本體中的碳基材料，其中M是摻雜元素，由式ΣW_iB_i(i是大于0的自然數)表示，B_i是除Fe之外的元素，W_i是元素B_i在總摻雜劑組合中的占比，使得ΣW_i＝1，M的化合價為N，且+2≤N≤+3；1.0≤x≤1.2，0＜y≤0.2，0＜z≤1。

本發明的鈉離子電池正極材料中碳基材料選自碳納米管、碳纖維、石墨烯、無定型碳中的一種或兩種以上。

本發明的鈉離子電池正極材料中碳基材料的質量分數為1.0％～3.0％。