[发明专利]钠离子电池的纳米级前驱体、复合正极材料及制备方法

说明书

钠离子电池的纳米级前驱体、复合正极材料及制备方法，所述钠离子电池的纳米级前驱体，其通式为M_y(OH)₂或M_yO_z，0.8≤y≤1，0.8≤z3，元素M为金属元素和稀土元素以及非金属元素中的一种、两种、或三种。所述元素M为五种及以下元素的任意组合。所述复合正极材料，其化学通式为其中0≤n≤1，且2≤a≤100，a为整数，0.9x：y1.8，1≤x≤1.2，0.8≤y≤1。本发明提供的钠离子电池的纳米级前驱体及复合正极材料的制备方法将两种或多种纳米级前驱体按照一定比例混合均匀后进行烧结的制备方式，制备工艺较为简单易操作，与常用的正极材料改性处理相比，成本较低，有利于规模化生产。

技术领域

本发明涉及钠离子电池领域，特别涉及是钠离子电池的纳米级前驱体、复合正极材料及制备方法。

背景技术

随着技术的进步以及新国标的推动下，锂电池凭借着环保、使用寿命长、质量相对较轻等优势，在电动自行车领域、电动汽车、电动工具、3C数码产品等领域的应用愈发广泛。高工产研锂电研究所(GGII)调研数据显示，2020年中国正极材料的出货量达到51万吨，镍钴锰酸锂三元材料与磷酸铁锂市场占比排名前二。

但是，由于锂离子电池受上游原材料的供应以及价格变化影响较大，存在发展瓶颈，而钠离子电池凭借资源丰富、价格低廉等优势，逐渐成为储能领域的研究热点。然而，钠离子具有较大的离子半径和较慢的动力学速率，成为制约储能材料发展的主要因素，而发展高性能的嵌钠正极材料是提高钠离子电池的比能量以及推进钠离子电池应用的关键。

目前钠离子电池研究的正极材料体系，包括过渡金属氧化物、聚阴离子类材料、普鲁士蓝类化合物、有机分子和聚合物、非晶材料等方面。为了改善嵌钠正极材料的电化学性能，常用的方法是对该嵌纳正极材料进行结构掺杂改性或表面包覆改性等。但是通常单纯对一种材料的简单包覆和掺杂并不能达到十分满意的效果，且通常改性成本比较高，使得离规模化生产与最终的工业化还有很远的距离。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钠离子复合正材料的纳米级前驱体、复合正极材料及制备方法，其克服现有技术的不足，具体地，其采用两种或多种前驱体按一定比例进行混合烧结得到该钠离子复合正极材料，同时对钠离子复合正极材料进行改性处理以提高其比容量、循环性能、及倍率性能。

钠离子电池的纳米级前驱体，其通式为M_y(OH)₂或M_yO_z，0.8≤y≤1，0.8≤z3，元素M为金属元素和稀土元素以及非金属元素中的一种、两种、或三种。所述元素M为五种及以下元素的任意组合。所述金属元素为镍、钴、铝、锰、锂、钾、钡、铁、钙、铜、锌、钛、镁、锆、锶、铬、锡、锑、钨、铌、钼、钒、钯、铋、铯、铪、钽、钋、镓、铟、铊中的一种或几种。所述稀土元素为镧系元素以及、钇、钪中的一种或几种。所述非金属元素为硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一种或几种。

一种复合正极材料，其化学通式为其中0≤n≤1，且2≤a≤100，a为整数，0.9x：y1.8，1≤x≤1.2，0.8≤y≤1，M为金属元素和稀土元素以及非金属元素中的五种及以下元素的任意组合。所述金属元素为镍、钴、铝、锰、锂、钾、钡、铁、钙、铜、锌、钛、镁、锆、锶、铬、锡、锑、钨、铌、钼、钒、钯、铋、铯、铪、钽、钋、镓、铟、铊中的一种或几种，所述稀土元素为镧系元素以及、钇、钪中的一种或几种。所述非金属元素为硫、硼、硅、砷、磷、硒、碲、氟、碘、砹中的一种或几种。

一种制备如权利要求2所述的复合正极材料的制备方法，其包括如下步骤：