[发明专利]一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其是涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用。本发明的钠离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：(A)硼氢化钠和氢氧化锰铁的混合物研磨后得到第一浆料，所述第一浆料经喷雾干燥和煅烧后得到第一煅烧料；(B)所述第一煅烧料、碳源、钒源、碳酸氢钠和水的混合物研磨后得到第二浆料，所述第二浆料依次经过喷雾干燥、煅烧、粉碎、筛分和除铁后得到所述钠离子电池正极材料。该方法步骤简单、成本低、制得的钠离子电池正极材料具有导电性好、容量高和能量密度高等特点。

技术领域

本发明涉及钠离子电池技术领域，尤其是涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法和应用。

背景技术

汽车产能的爆发让锂资源价格上涨，锂电池除了锂之外，还使用另一种稀有金属-钴(Co)。研究显示，利用现行技术生产1辆纯电动汽车(EV)，大约要使用20kg的锂和大约40kg的Co。锂和钴这种稀缺能源不可避免的会面临资源减少和价格上涨。而钠作为仅次于锂的第2轻的金属元素，丰度高达2.3％～2.8％，比锂高4～5个数量级，且与锂有着相似的物理化学性质，因此，钠离子电池得到广泛关注。

早在20世纪七八十年代，有着“后锂电池”之称的钠离子电池就已经被提出，与锂离子电池几乎同时起步，但随着锂离子电池的成功商业化，钠离子电池研究逐渐被淡化。当时只是简单的将锂离子电池上成功应用的电极材料套用到钠离子电池上，没有考虑钠离子电池与锂离子电池对材料晶格结构要求的区别，导致钠离子电池的效果较差。近年来，随着人们逐渐认识到锂离子电池大规模应用带来的锂资源紧张，以及充分从钠离子电池的特殊性来设计电极材料，进而取得了较好的效果，使钠离子电池重新成为研究热点。

目前，层状氧化物钠电池材料，虽然具有能量密度高的优点，但是其循环性能很差。普鲁士蓝结构的钠电池材料，能量密度还是偏低，且结构不稳定，存在有毒有害的原材料。聚阴离子钠电池材料具有结构稳定、循环寿命长等优点，但是一般其容量比较低，能量密度低。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种钠离子电池正极材料的制备方法，该方法步骤简单、成本低、制得的钠离子电池正极材料具有导电性好、容量高、能量密度高等特点。

本发明的第二目的在于提供一种钠离子电池正极材料，采用如上所述的钠离子电池正极材料的制备方法制备得到

本发明的第三目的在于提供一种钠离子电池，包括如上所述的钠离子电池正极材料。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种钠离子电池正极材料的制备方法，包括如下步骤：

(A)硼氢化钠和氢氧化锰铁的混合物研磨后得到第一浆料，所述第一浆料经喷雾干燥和煅烧后得到第一煅烧料；

(B)所述第一煅烧料、碳源、钒源、碳酸氢钠和水的混合物研磨后得到第二浆料，所述第二浆料依次经过喷雾干燥、煅烧、粉碎、筛分和除铁后得到所述钠离子电池正极材料。

本发明还提供了一种钠离子电池正极材料，采用如上所述的钠离子电池正极材料的制备方法制备得到。

本发明还提供了一种钠离子电池，包括如上所述的钠离子电池正极材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的钠离子电池正极材料的制备方法，通过金属离子的掺杂、钒酸钠和碳的包裹，可以大大提高离子导电性和电子导电性，且可以适当的增大钠离子电池正极材料的一次粒径，从而提高压实密度、提高其对氧气和水分的抵御程度，从而使制得的钠离子电池正极材料的能量密度接近磷酸铁锂材料，可达170wh/kg，且成本也比磷酸铁锂材料低很多。