[发明专利]一种钠离子电池用三元层状正极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种钠离子电池用三元层状正极材料的制备方法，将碳酸钠，一氧化锰，氧化铁和氧化镍原料按照比例混合，加入去离子水中配成固含量为30‑45%的混合物浆液，球磨获取颗粒较小且混合均匀的原料，再通过喷雾获得前驱体，该前驱体是由小颗粒团聚而成的球形颗粒组成，这些球形颗粒经高温煅烧并保温一定时间后冷却便成为我们所需要的NaMn_1‑x‑yFe_xNi_yO₂(0x0.5，0y0.5)正极材料。本发明合成的钠离子电池用三元层状正极材料具有球形颗粒外观特征和纳米多孔的内部结构，该结构可以减小钠离子在材料晶格内部与电解液之间的传输距离，从而提高材料的电化学性能。

技术领域

本发明属于材料学领域，涉及一种电池，具体来说是一种钠离子电池用三元层状正极材料的制备方法。

背景技术

社会的快速发展提升了人们的生活条件，但同时也给人类的可持续发展带来难题，像矿石燃料的大量消耗使之无法满足长期供应并且还给环境造成严重污染。为了使得子孙后代能够在未来仍然有能源可供使用，诸如风能，水能，太阳能，潮汐能等技术开发不断被人们提出以解决化石能源供应不足的问题。而伴随着这些技术的发展，储能技术也显得愈发重要。在现有的储能技术中，锂离子电池由于能量密度高，无记忆效应，无毒且环境又好而受到人们的广泛关注。当前，在国家对环保能源汽车的大力推动下，中国的新能源动力汽车已经走在了世界前列。而作为新能源动力汽车的主要动力来源的锂离子电池得到了飞速发展。

然而锂源的不足限制锂离子电池的进一步发展，故而人们将目光转向钠离子电池。作为与锂同族的钠，具有与锂相似的电化学特性，因而钠离子电池被很多人们看做是锂离子电池的“替代者”。

三元材料由于具有很高的理论比容量而在锂离子及钠离子电池中均受到很大关注。以锰，铁，镍为三元的钠离子电池正极材料由于来源广泛，成本低廉且具有高电压及高理论容量，很有市场前景。文献首次报道(Electrochemistry Communications，18，2012，66-69)采用共沉淀法制备的NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂正极材料首圈放电容量达到123mAh/g，通过全电池测试表明该正极材料具有较好的循环稳定性，只是首圈库仑效率较低。同样通过共沉淀法合成的Na(Mn_0.5Fe_0.25Ni_0.25)O₂(Chemistry of Materials，2104，28：6165-6171)展现出181mAh/g的初始容量。以上两项成果中合成的材料都表现出优异的电化学性能，但是其制备方法复杂且会产生大量废水需要得到妥善处理方可排放。文献(Nano letters，2014，14：1620-1626)制备Na(Mn_0.5Fe_0.25Ni_0.25)O₂-Fe₃O₄全电池展现出优异的电化学性能，其初始放电容量高达130mAh/g。但是其制备过程是分两步走：先合成前驱体，再与钠源混合煅烧，合成路线复杂。因此，如何简化材料制备过程并且提高材料倍率性能是当前钠离子电池市场化研究中的重打挑战。在此，我们提出一种钠离子电池用三元层状正极材料的制备方法。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种钠离子电池用三元层状正极材料的制备方法，所述的这种钠离子电池用三元层状正极材料的制备方法要解决现有技术中制备钠离子电池用三元层状正极材料的的工艺复杂，同时会产生大量废水，污染环境的技术问题。

本发明提供了一种钠离子电池用三元层状正极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)按重量份数称取碳酸钠、一氧化锰、氧化铁和氧化镍；