[发明专利]一种基于混合过渡金属的钠二次电池正极材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于混合过渡金属的钠二次电池Na_xM_yO₂(M=Mn,Fe,Co,Ni中的两种或两种以上组合)正极材料的制备方法，尤其是涉及利用有机共沉淀法制备高纯度Na_xM_yO₂(M=Mn,Fe,Co,Ni中的两种或两种以上组合)正极材料的方法，属于钠二次电池材料技术领域。

背景技术

目前，我国能源的主要来源仍然是煤、石油、化石燃料等传统能源，但以传统能源为基础的能源经济也存在着严重的问题如：资源紧缺、不可再生、环境污染等危害。所以，我们需要去开发更多的新能源，比如：风能、太阳能、生物质能、地热能等。但是时间、空间和气候等因素限制了可再生能源的大规模开发利用，这些新型能源都存在着效率分布不均和存储等问题。因此新型的可再生能源必须借助更高效的能量转化和储存装置。在所有的电化学系统中，二次电池中锂离子电池可以进行高效的能量转化和储存，能够提供稳定的电力供应，满足电网和用电设备等的高要求，实现可再生能源的可持续开发利用。但在自然界中锂元素的含量非常少，仅占了地球元素含量的0.006%，而钠元素却能达到2.74%。钠与锂同主族，它们有很多相似之处。在大约50年前人们发现了高温钠化合物的导体NaAl₁₁O₁₇，在20世纪中期人们就开始探索制造类似于锂离子电池的钠离子电池。

人们发现钠离子电池具有：能量密度并不比锂离子电池低、资源丰富、成本低、经济效应好等优点。并且，目前伴随着新型电子产品、电动汽车、新型发电储能电站和智能电网等的发展，对它们的储能装置-电池提出了更高的要求如：高能量密度、高功率密度、循环寿命长、良好的安全性能等。这些要求也将会成为未来电池发展的新标准。因此，钠离子电池将在未来储能装置系统中占有一席之地。

层状氧化物比如Na_xCoO₂,Na_xNiO₂,Na_xMnO₂,Na_xTiS₂等具有可逆嵌脱Na⁺的能力。但它们的容量和倍率性能都有限，为了解决这一问题，混合过渡金属的氧化物因其具有多种变价态引起了广泛的关注。Na_xM_yO₂(M=Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni中的两种或两种以上组合)也是其中之一，有望成为一种极具前景的动力钠二次电池正极材料。

Na_xM_yO₂(M=Mn,Fe,Co,Ni中的两种或两种以上组合)的结构与制备方法密切相关，对合成温度和气氛十分敏感。固相法是几乎所有正极材料的经典制备方法，但却存在着能耗高，批次差异大，粒径分布宽等缺点。对Na_xM_yO₂(M=Mn,Fe,Co,Ni中的两种或两种以上组合)来说，一方面，烧结过程中容易形成氧缺失，而导致NiO和Na_xNi_1-xO等杂相的存在。另一方面，对此类基于固溶体的混合过渡金属嵌锂氧化物来说，如何精确控制产物的化学计量比，也是需要在材料制备过程中加以解决的问题。因此，适宜的制备方法对电极材料至关重要。通过选择合适的制备方法不仅可以得到颗粒尺寸形状适宜、粒径分布均匀的可控形貌，更可以获得更好的结晶性、更高的相纯度和结构稳定性，从而实现更优良的电化学性能。