[发明专利]一类钠离子电池正极材料及包括该正极材料的钠离子电池

说明书

     

技术领域

本发明公开了一类钠离子电池正极材料及包括该正极材料的钠离子电池，属于能源材料技术领域。

背景技术

传统的化石能源（如煤炭，石油，天然气等）储量有限，并且由于近两百年的无节制开采及使用，使得现存的化石能源储量急剧较少、开采变的困难，因此无法满足人类日益增长的生产和生存的需要。更为严重的是，化石燃料引起了环境污染，危害人们的健康。故寻找绿色环保新能源，推动可再生能源发展已成为大势所趋。太阳能、风能等可再生能源具有资源丰富、清洁无污染等特点，是解决能源问题的根本途径。然而，太阳能和风能等因受自然条件的限制具有间歇性、不稳定等特点，而且不能随需求来控制，难以并网发电，必须利用大规模储能系统保障电网稳定性和电力供应的连续性。

现有的大规模储能技术存在多种技术路线，如铅酸电池、液流电池、钠硫电池以及先进的锂离子电池等，它们都曾被考虑作为可能的电网储能设备。然而这些电池体系存在成本高昂、资源有限、长期循环寿命差、安全性差等固有缺陷，无法满足日益增长的实际需要。近来，钠离子电池由于钠的储量丰富和成本低廉，可以用于大规模储能领域而引起了广泛的关注。

过渡金属氧化物（NaMO₂, M=Ni, Co, Fe, Mn, V等）是钠离子电池正极材料的研究热点之一，其具有类似于现已工业化的LiCoO₂材料的生产条件，可能最先实现钠离子电池的商品化。但是，目前NaMO₂材料面临着储钠容量低，稳定性差和倍率性能差等缺点，这些因素阻止了NaMO₂材料的进一步大规模应用。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对上述现有过渡金属氧化物正极材料储钠容量低，稳定性差和倍率性能差等缺点，提供一类钠离子电池正极材料及包括该正极材料的钠离子电池。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种钠离子电池正极材料，包括导电添加剂和Na_3-xM₂LO₆，其中0≤x＜2；M为Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mg、V、Cr中的一种或几种；L为 Sb、Te、Nb、Bi、P中的一种或几种。

所述导电添加剂的含量为50 wt%以下，所述Na_3-xM₂LO₆的含量为50wt%-95wt%。

所述导电添加剂为导电碳。

所述导电碳为石墨、乙炔黑、Super P、中间相微球、科琴黑中的一种或几种。

所述Na_3-xM₂LO₆为Na₃Ni₂SbO₆、Na₃Co₂SbO₆、Na₃Cu₂SbO₆、Na₃CoNiSbO₆、Na₃Ni₂Sb_0.9Nb_0.1O₆、Na₃Ni₂Sb_0.5Nb_0.5O₆、Na_2.5Ni₂Sb_0.5Te_0.5O₆、Na₃Ni_1.5Zn_0.5SbO或Na₃Ni_1.9Mg_0.1SbO₆。

一种制备上述钠离子电池正极材料的方法，包括如下步骤：

（1）将碳酸钠、M氧化物和L氧化物按照化学计量比混合，球磨，得混合粉末；

（2）将步骤（1）制备的混合粉末煅烧，即得Na_3-xM₂LO₆。

（3）将步骤（2）制备的Na_3-xM₂LO₆与导电碳球磨，即得钠离子电池正极材料。

所述步骤（1）中的球磨时间为4-10h。