[发明专利]一种钠离子电池正极材料钛锰酸钠的制备方法

说明书

本发明公开了一种钠离子电池正极材料钛锰酸钠的制备方法，其工艺过程为：在草酸溶液中分别加入特定的钠源，锰源和钛源化合物混合均匀，之后在60℃下搅拌1h，随后置于空气干燥烘箱中70‑90℃下蒸发12h使其蒸干，之后在研钵中研磨20‑30min，之后置于马弗炉中在一定气氛条件下800‑1000℃烧结2‑12小时后，冷却至室温得到结构稳定、循环性能良好的Na_0.44Ti_xMn_1‑xO₂正极材料。

技术领域

本发明涉及电化学储能及二次电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种钠离子电池正极材料钛锰酸钠的制备方法。

背景技术

近年钠离子电池的研究开发在国内外成为储能领域的研究热点，钠在自然界中分布广泛，价格低廉，和锂位于同一主族，物理化学性质相似，钠离子电池和锂离子电池工作原理相似，但是电极材料方面更能够利用廉价的过渡金属元素，因此在降低成本、降低对于自然资源供给的依赖方面有较大的发展空间，钠离子电池有望成为未来规模化储能的电池装置。

目前受到关注的钠离子电池正极材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子材料、普鲁士蓝材料、有机正极材料等。在过渡金属氧化物中资源丰富、价格低廉、绿色无毒的过渡金属锰元素被广泛使用，锰酸钠如隧道型结构的Na_0.44MnO₂材料是其中的典型代表。

Na_0.44MnO₂材料提供了利于钠离子脱出和嵌入的隧道型结构，但仍然存在结构不稳定等缺点，需要进一步通过掺杂和表面包覆等手段改善其基本结构并优化其表面组成，从而改善其电化学性能。目前已公开的研究工作中采取了各种元素，例如Fe、Co、Ti、K等进行结构方面的优化，但值得注意的是这些得到的材料性能并没有表现出显著提升，其主要原因在于元素掺杂时制备工艺未能充分优化。因此，目前迫切需要一种能高效制备钠离子电池正极材料钛锰酸钠的方法，使其在作为钠离子电池正极材料使用中表现出稳定的作用。

发明内容

本发明针对上述技术问题，旨在提供一种制备工艺简单高效，绿色环保，循环性能好的钠离子电池正极材料钛锰酸钠。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钠离子电池正极材料钛锰酸钠的制备方法，包括以下步骤：

（1）在预先配制好的草酸溶液中分别加入特定的钠源，锰源和钛源化合物混合均匀得到产物一；

（2）将所述产物一在60℃下搅拌1h，随后置于空气干燥烘箱中70-90℃下蒸发12h使其蒸干，之后在研钵中研磨20-30min得到产物二，将所述产物二置于马弗炉中在一定气氛条件下800-1000℃烧结2-12小时后，冷却至室温得到Na_0.44Ti_xMn_1-xO₂，0.05≤x≤0.35。

进一步地，步骤（1）中，所述草酸溶液浓度为3-6mol/L。

进一步地，步骤（1）中，所述钠源为氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠或醋酸钠。

进一步地，步骤（1）中，所述锰源为醋酸锰、碳酸锰、三氧化二锰或二氧化锰。

进一步地，步骤（1）中，所述钛源为钛酸正丁酯或纳米钛酸。

进一步地，步骤（2）中，所述一定气氛条件为空气或氧气气氛。

进一步地，步骤（2）中，所述一定气氛条件的气体供给量为每克目标材料1L-10L/min。

进一步地，步骤（2）中，x等于0.05，0.11，0.22或0.33。