[发明专利]一种具有良好循环稳定性的钠离子电池NaFe1/3

说明书

本发明涉及一种具有良好循环稳定性的钠离子电池NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂正极材料的快速均相合成方法。该方法以乙酸钠、乙酸铁、乙酸镍、氧化钛为原料，经过球磨后采用微波固相烧结法制备钠离子电池NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂正极材料，该方法热能利用率高，操作简单，制备周期短，实验参数易于调控，产物纯净，制备出的NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂材料结构稳定，具有极高的稳定性，作为钠离子电池NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂正极材料表现出优异的循环稳定性，有效延长电池使用寿命，为提升钠离子电池的综合电化学性能提供良好的技术基础和实践经验。

技术领域

本发明涉及钠离子电池正极材料的合成方法，特别是一种具有良好循环稳定性的钠离子电池NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂正极材料的快速均相合成方法。

背景技术

随着锂离子电池商业化，人们对锂离子电池的需求日趋增大，但锂资源日益枯竭，且锂离子电池材料价格不断攀升；因此，锂离子电池作为大规模储能电站的发展受到阻碍。钠离子电池作为理想的二次电池，除了表现出优良的电化学性能外，还兼具资源丰富、价格低廉及环保清洁的优势，被认为是下一代大规模储能技术的一个理想选择。钠离子电池性能和造价的关键在于正极材料，使用三元材料作为钠离子电池的正极材料可降低成本，同时通过金属离子协同作用可提高材料的综合电化学性能；但因钠离子半径比锂离子大，钠离子在正极材料中的脱嵌易导致材料晶体结构塌陷而发生相变，使钠离子电池实际放电循环稳定性差。因此，提高正极材料的稳定性和增强储钠性能是提高钠离子电池综合电化学性能的重要途径。

NaFe_1/3Ni_1/3Ti_1/3O₂作为三元钠离子电池正极材料具有潜在的循环稳定性；铁基化合物理论容量高、电压窗口宽，且材料丰富成本低廉；但其速率稳定性和循环寿命差；钛基化合物与铁基化合物相似，拥有较高的理论容量和工作电压、廉价易得，但在脱嵌钠过程中材料体积易发生变化，同时出现颗粒聚集/粉化的现象导致循环稳定性能差；而镍基化合物虽然导电性能偏差，但其离子可逆脱嵌能力强，可是整个晶体结构参加电荷储存过程中的高倍率循环稳定性良好。因此，通过铁、镍、钛三种金属离子的协同效应，材料在比容量、功率密度有所提升；已有文献报道该类材料能够在1.5～4.0V循环1000次，容量保持率达57％(M.H. Han，E.Gonzalo，N.Sharma，et al.Chem.Mater.，2016，28：106-116；J.Wang，X.He，D.Zhou，et al.J.Mater.Chem.A.，2016，4：3431-3437)。