[发明专利]一种层状过渡金属氧化物材料的制备及应用该材料的钠离子电池

权利要求书

1.一种P3相层状过渡金属氧化物材料，其特征在于，化学通式Na_xMn_yNi_zCo_1-y-zO₂，x的范围取值为0.2-0.78，y的取值范围为0.5-0.85，z的取值范围为0.05-0.33，为P3相的层状结构；其中所述x优选为0.55～0.75，所述y优选为0.6-0.75，所述z优选为0.1-0.25。

2.权利要求1所述的一种P3相层状过渡金属氧化物材料的制备方法，方案为低温下充分混合目标材料的过渡金属元素，进而高温煅烧成相，其中优选的方案为低温下草酸共沉淀和后续的高温煅烧两步，但并不限于此方法，所述方法步骤如下：

第一部分：前驱体的制备

(1)将可溶性的钠、镍、钴、锰盐按照化学式Na_xMn_yNi_zCo_1-y-zO₂中元素的摩尔比，x的范围取值为0.2-0.78，y的取值范围为0.5-0.85，z的取值范围为0.05-0.33，取料溶于水/乙醇的混合溶液中得到混合盐溶液A；

(2)将草酸溶于水溶剂或者其他可溶性溶剂中得到溶液B；

(3)将B溶液滴加至上述A溶液，搅拌1-2h，将该混合溶液转移至水热装置中，水热的温度80-250℃，水热时间为10-30h；

(4)水热反应后得到混合的溶液，该混合溶液干燥得到沉淀物；

第二部分：高温固相烧结

(5)将所得沉淀物，在400-500℃下预烧结4-8h，随炉冷却至室温，随后将该材料在650-900℃下烧结4-15h自然冷却至室温；得到P3相的层状过渡金属氧化物，结构式为Na_xMn_yNi_zCo_1-y-zO₂，x的范围取值为0.2-0.78，y的取值范围为0.5-0.85，z的取值范围为0.05-0.33。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，第一部分(1)中，所述镍化合物为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍或乙酸镍中的一种或多种；所述锰化合物为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰或乙酸锰中的一种或多种，所述钠化合物为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、草酸钠、氟化钠或硝酸钠中的一种或多种；所述钴化合物为氯化钴、硝酸钴、硫酸钴、乙酸钴中的一种或多种。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，水/乙醇的体积比1:1。

5.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，混合盐溶液A中钠、镍、钴、锰盐总的摩尔浓度为0.5mol/l～1.5mol/l。

6.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，第二部分(5)中，高温烧结部分的高温马弗炉的升温速率和冷却速率在0℃/分-20℃/分之间，通过升降温速率调控材料的性能。

7.权利要求1所述的P3相层状过渡金属氧化物材料得应用，作为钠离子电池正极材料的应用。

8.权利要求7所述的P3相层状过渡金属氧化物材料得应用，电压范围为1.5V～4.5V，优选为2.0V～4.5V。

9.按照权利要求7的应用，其特征在于，P3相层状过渡金属氧化物材料与导电剂、粘结剂按照质量比a:b:c，a的取值范围为(70-94)％，c的取值范围为(2-10)％，b的取值范围为(100-a-c)％混合之后，制成浆料涂布于铝箔上得到极片，隔膜优选为玻璃纤维，电解液优选为以高氯酸钠或者六氟磷酸钠为电解质的有机溶液。