[发明专利]一种掺杂改性的P2型钠离子型钠离子电池正极材料

说明书

本发明涉及一种掺杂改性的P2型钠离子型钠离子电池正极材料。本发明属于无机新能源材料技术领域。一种掺杂改性的P2型钠离子型钠离子电池正极材料，其特点是：掺杂改性的P2型钠离子型钠离子电池正极材料为掺杂结构的Na_0.67Mn_xFe_1‑xO₂正极材料，阳离子掺杂得到的材料Na_0.67Mn_0.6Fe_0.4‑x‑yA_xB_yO₂，0＜x≤0.1,0＜y≤0.1，掺杂的阳离子包括两部分：A为充放电过程中参与氧化还原反应的金属阳离子，B为充放电过程中惰性金属阳离子。本发明具有比容量高，更好的循环和倍率性能，适用范围广等优点。

技术领域

本发明属于无机新能源材料技术领域，特别是涉及一种掺杂改性的P2型钠离子型钠离子电池正极材料。

背景技术

在新能源领域中，储能是非常重要的一个环节，因为太阳能、风能、潮汐等新能源发电具有不稳定性，直接并入电网的话对于电网的冲击作用非常大，因此就需要一个储能单元对新能源发电进行调峰或者调频。

目前，储能单元发展最快的领域是锂离子电池储能，但是随着动力及储能锂电池的兴起，其重要原料锂资源价格一路走高，这对于新能源锂离子电池的发展是非常不利的，因此就必须寻求到一些低成本的电池体系。

钠离子电池的发展正是契合了这一发展需要，它可以采用成本更加低廉的氧化物钠盐作为正极材料，且也可以具有较高的工作电压。

钠离子电池正极材料中，P2结构的材料非常具有代表性，这主要是由于其在充放电过程中钠离子嵌入和脱出的通道相对于复合化学计量比的O3型材料更加畅通，因此电化学性能相对于O3型材料而言也更加理想。

P2型材料中，Na_0.67Mn_xFe_1-xO₂是非常重要的一个系列，该类材料具有容量高、循环性能好等一系列优点，但该类材料目前普遍存在的一个痛点是由于在充电过程中Fe³⁺被氧化至+4价以及循环过程中Mn³⁺发生的姜-泰勒效应造成的循环寿命下降。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种掺杂改性的P2型钠离子型钠离子电池正极材料。

本发明针对Na_0.67Mn_xFe_1-xO₂系列材料循环过程中由于结构不稳定以及姜-泰勒效应造成的循环寿命下降的问题，发明了一种具有掺杂结构的Na_0.67Mn_xFe_1-xO₂系列正极材料。采用低价阳离子掺杂后，得到的材料Na_0.67Mn_0.6Fe_0.4-x-yA_xB_yO₂具有更好的循环和倍率性能，且材料的比容量并未因为掺杂而损失。

本发明所述的掺杂的阳离子包括两部分：

(1)充放电过程中参与氧化还原反应的低价金属阳离子A。A的选择为铬、铜、镍、钴、以及稀土元素的一种0≤x≤0.1；

(2)充放电过程中惰性金属阳离子B。B的选择为锌、钡、镁、钙、锶、镉中的一种,0≤y≤0.1；A和B同时存在。

本发明的目的是提供一种具有比容量高，更好的循环和倍率性能，适用范围广等特点的掺杂改性的P2型钠离子型钠离子电池正极材料。

本发明掺杂改性的P2型钠离子型钠离子电池正极材料所采取的技术方案是：