[发明专利]钠离子电池用单斜结构正极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钠离子电池正极材料及其制备方法，以Mn₃O₄材料为前躯体材料，将其置于钠源水溶液中进行两步水热反应，得到产物经热处理后得到具有单斜结构的NaMnO_2‑y(OH)_2y或NaMnO_2‑y‑δ(OH)_2y材料。本发明公开的钠离子电池正极材料制备工艺简单，能耗较低，制备的钠离子正极材料的比容量、倍率性能、循环稳定性和首次库伦效率等均显示出优良的电化学性能。

技术领域

本发明属于电池材料领域，具体涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法。

背景技术

相比于钠离子电池正极材料如NaFePO₄、NaCoO₂、Na₂FePO₄F、Na₃V₂(PO4)₃和NaCrO₂等，Na_xMnO₂材料具有较高的理论比容量，同时锰元素作为Na_xMnO₂主要原料之一，具有价格低廉、来源广泛等优点，因此Na_xMnO₂正极材料的研究受到了广泛的关注，多数研究者将Na_xMnO₂正极材料的研究关注点主要集中于O3-、隧道结构(tunnel)、和P2-型结构上。但目前报道的O3-、tunnel-、和P2-Na_xMnO₂正极材料在电化学性能上均存在不足。如O3-Na_xMnO₂正极材料能够提供较高的放电容量(可达197mAh/g，Ma XH,et al.J.Electrochem.Soc.2011,158,A1307-A1312)，但在充放电过程中由于自身晶体结构的原因，晶格结构易发生畸变，转变成尖晶石型结构，导致其易发生容量衰减(Caballero A,et al.J.Solid State Chem.,2003,174,365-371)；P2-Na_xMnO₂正极材料结构较为稳定，循环稳定性较好，但很难表现出较好的倍率性能；而tunnel-Na_xMnO₂正极材料能够表现出较好的循环稳定性和倍率性能(CaoYL,et al.Adv.Mater.2011,23,3155-3160；Kim H,et al.Chem.Mater.2012,24,1205-1211)，但受制于Na_xMnO₂中钠元素含量的制约，无法发挥出较高的放电容量。因此，能够开发出一种新的合成方法以制备出高容量、较好倍率性能和循环稳定性的Na_xMnO₂正极材料是亟待解决的。