[发明专利]一种富Li/Na杂化离子电池正极材料、制备方法及应用

说明书

本发明提供一种富Li/Na杂化离子电池正极材料，化学式为Na_xLi_1.5‑xNi_0.167Co_0.167Mn_0.67O₂，所述正极材料的制备方法，包括以下步骤：按摩尔比1：1：4称取Ni²⁺、Co²⁺和Mn²⁺盐溶于去离子水中制备盐溶液，将碳酸钠溶于氨水中制备碱溶液，将所述盐溶液与碱溶液混合进行共沉淀反应，控制反应体系的pH值为6～10，经分离、干燥制备镍钴锰的碳酸盐；将所述镍钴锰的碳酸盐在空气气氛下预烧，制得镍钴锰的氧化物；称取碳酸钠、碳酸锂和镍钴锰的氧化物，混合后煅烧，制备得到富Li/Na杂化离子电池正极材料；所述正极材料具有高的比容量和优异的循环稳定性。

技术领域

本发明属于能源材料技术领域，具体是一种富Li/Na杂化离子电池正极材料、制备方法及应用。

背景技术

随着能源匮乏与环境污染等问题的日趋严重，开发清洁可持续的新型能源成为了全世界科学家关注的重点。传统锂离子电池已成功应用于便携设备、航空航天等大规模储能领域。但是由于锂资源匮乏，且价格不断走高，如何开发一种绿色环保可再生且价格低廉的清洁能源引起了人们的广泛关注和研究。由于钠元素和锂元素处于同一主族，化学性质也最为相似且储量丰富价格低廉，因此研发一种钠离子电池正极材料便成为了近年来的研究热点。

近年来有很多具有优异性能的钠离子正极材料的报道，其中层状材料以其稳定的结构、可为钠离子提供最大维度的传输通道成为钠离子电池正极材料研究的主力军，如：一元层状材料Na_xCoO₂、二元层状材料NaNi_0.5Mn_0.5O₂、三元层状材料Na_xNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等，并且获得了较好的电化学性能。

富锂正极材料主要是由Li₂MnO₃与层状材料LiMO₂(M＝Co,Fe,Ni_0.5Mn_1/2…)形成的固溶体，因其具有高的比容量(200～300mAh/g)、优秀的循环能力以及新的电化学充放电机制等优点而受到广泛关注。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种具有高容量充放电和优良循环性能的富Li/Na杂化离子电池正极材料；

本发明的另一目的在于提供上述正极材料的制备方法及应用。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种富Li/Na杂化离子电池正极材料，其化学式如下：

Na_xLi_1.5-xNi_0.167Co_0.167Mn_0.67O₂

其中，0＜x＜1.5。

优选的，0.5≤x≤1。

一种所述富Li/Na杂化离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按摩尔比1：1：4分别称取Ni²⁺、Co²⁺和Mn²⁺盐溶于去离子水中制备盐溶液，将Na₂CO₃溶于氨水中制备碱溶液，将所述盐溶液与碱溶液混合进行共沉淀反应，控制反应体系的pH值为6～10，经分离、干燥制备镍钴锰的碳酸盐；

(2)将所述镍钴锰的碳酸盐在空气气氛下预烧，制得镍钴锰的氧化物；