[发明专利]一种钠离子储能器件正极材料及其制备方法和钠离子储能器件

说明书

技术领域

本发明属于储能器件领域，尤其涉及一种钠离子储能器件正极材料及其 制备方法和钠离子储能器件。

背景技术

进入二十一世纪后，面对传统能源的枯竭和地球环境的恶化，新型能源 的开发与利用已成为一个热点。目前常见的新型能源主要有：风能、太阳能、 地热能、潮汐能、海洋能、生物质能。这些新兴能源最大的特点就是能源供 应不稳定，需要大型储能器件将这些能量储存起来，再将能量稳定地输送出 来。现有的大型储能器件主要由正极、负极、电解液和隔膜组成，常见的有 液流储能器件、锂离子储能器件、钠离子储能器件等。

液流储能器件能够提供足够的储存容量，但是液流储能器件维护成本较 高，容易出现器件内部短路，限制了液流储能器件的使用。锂离子储能器件 无论是在能量密度上和寿命上都是大规模储能的首选，但是由于新型能源储 存装置的容量通常在GWh级别，需要大量电极材料，而锂元素在地壳上的含 量约为0.0065％，其含量难以满足大规模储能的需求。钠离子储能器件作为一 种与锂离子储能器件并行的储能装置，其在电压、能量密度上与锂离子储能 相比还有一定差距，但是钠元素在地球上的含量丰富，其在地壳中的含量是 锂元素含量的350倍以上，如果算上海洋中的含量，钠元素在量上远超过锂元 素，在价格上含锂化合物的价格大概是含钠化合物价格的10倍。所以钠离子 储能器件在成本上与锂离子储能器件相比有很大优势。

由于成本优势，近年来科学家对钠离子储能器件的兴趣越来越大，越来 越多的由不同材料制成的钠离子储能器件相继问世，但现有的钠离子储能器 件都存在充放电平台，使得钠离子储能器件的真实电容量难以监测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钠离子储能器件正极材料及其制 备方法和钠离子储能器件，本发明提供的钠离子储能器件充放电无平台，电 容量易于监测。

本发明提供了一种钠离子储能器件正极材料，化学式为： Na_yM1_xM2_(1-x)O₂；

其中，0<y<1，0<x<1，M1为变价金属元素，M2为非变价金属元素。

优选的，所述变价金属元素为Mn、Ni、Co或Cr。

优选的，所述非变价金属元素为Al、Mg或Zn。

本发明提供了一种钠离子储能器件正极材料的制备方法，包括以下步骤：

a)、变价金属的可溶盐、非变价金属的可溶盐和水混合，混合得到的混 合物依次进行干燥、煅烧，得到混合金属氧化物；

b)、所述混合金属氧化物和钠盐混合，混合得到的混合物进行煅烧，得 到钠离子储能器件正极材料，化学式为：Na_yM1_xM2_(1-x)O₂；

其中，0<y<1，0<x<1，M1为变价金属元素，M2为非变价金属元素。

优选的，所述变价金属的可溶盐为醋酸锰、硝酸锰、醋酸镍、硝酸镍、 醋酸钴、硝酸钴、醋酸铬或硝酸铬。

优选的，所述非变价金属的可溶盐为醋酸铝、硝酸铝、醋酸镁、硝酸镁、 醋酸锌或硝酸锌；所述钠盐为硝酸钠或碳酸钠。

本发明提供了一种钠离子储能器件，包括：

正极、负极、电解液和介于正极与负极之间的隔离膜；

所述正极包括上文所述的正极材料或上文所述的制备方法制得的正极材 料。

优选的，所述电解液中的电解质为高氯酸钠和/或六氟磷酸钠。

优选的，所述电解液中的溶剂为碳酸酯、γ-丁内酯和环丁砜中的一种或 多种。

优选的，所述负极包括活性炭。