[发明专利]一种双离子电池正极材料及其在二次电池中的应用在审
申请号: | 202310148457.6 | 申请日: | 2023-02-22 |
公开(公告)号: | CN116072850A | 公开(公告)日: | 2023-05-05 |
发明(设计)人: | 刘俊杰;徐世国;李晨威;韩鹏;赵钰仁 | 申请(专利权)人: | 无锡钠科能源科技有限公司 |
主分类号: | H01M4/36 | 分类号: | H01M4/36;H01M4/525;H01M4/505;H01M4/485;H01M10/0525;H01M10/054 |
代理公司: | 苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙) 32257 | 代理人: | 殷海霞 |
地址: | 214000 江苏省无锡市滨湖区*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 离子 电池 正极 材料 及其 二次 中的 应用 | ||
本发明提供一种双离子电池正极材料及其在二次电池中的应用。双离子电池正极材料具体包括:至少一种式为Lisubgt;a/subgt;Cosubgt;b/subgt;Msubgt;(1‑b)/subgt;Osubgt;(2‑c)/subgt;Fsubgt;c/subgt;的化合物和至少一种式为Nasubgt;p/subgt;Fesubgt;x/subgt;Mnsubgt;y/subgt;Nsubgt;(1‑x‑y)/subgt;Osubgt;(2‑z)/subgt;Fsubgt;z/subgt;的化合物,其中M是除Co以外的掺杂元素;0.98<a<1.05,0.1<b<1.0,0≤c≤0.1;a、b、c的取值满足化学式的电荷平衡;N除Fe、Mn以外的掺杂元素;0.5<p<1.01,0.1<x<0.9,0.1<y<0.9,0≤z≤0.1;p、x、y、z的取值满足化学式的电荷平衡。应用本发明的双离子电池正极材料的二次电池,有较高的电压平台且倍率性能优异。
技术领域
本发明涉及电池材料技术领域,尤其是指一种双离子电池正极材料及其二次电池中的应用。
背景技术
随着新能源汽车、电子设备与储能领域的飞速发展,对锂离子电池需求量逐年快速增长,加上锂资源的短缺造成了未来很长一段时间都会存在锂的供需失衡,在一定程度上制约了新能源行业的健康发展。
由于钠离子电池和锂离子电池的电化学行为(迁移机制、离子可逆存储等)及其相似以及钠元素在地球地壳中和海水中的储量及其丰富,且价格低廉,安全性更高,使得钠离子电池有望替代锂离子电池进入部分新能源电池市场。其中正极材料是电池的关键组成部分,很大程度上决定着电池的整体性能。在研究中发现层状氧化物、普鲁士蓝类化合物以及聚阴离子型化合物作为正极材料时展现出一定的储钠容量与可逆的电化学行为。目前,层状金属氧化物钠离子电池正极材料由于其高比容量、高安全性、易于产业化等优异的理化性能与加工性能能被认为是最有希望推动钠离子电池实现产业化的正极材料。
但单一层状金属氧化物钠离子电池正极材料目前存在两个较大的问题:1.材料在空气中不稳定,表面容易吸收空气中的水分和二氧化碳,从而使得Na+从晶格的Na层脱出,表面残碱浓度增加,导致材料容量降低以及循环性能恶化;2.在充放电过程中,由于钠离子的半径较大(VS Li),从而使得材料在充放电过程中存在诸多的相变以及晶格体积变化,影响了循环性能。单一的锂离子电池正极材料也存在两个较大的问题:1.成本高昂,限制了部分领域对材料的使用;2.由于材料本征电导率的影响,锂离子电池在低温使用时放电容量低。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中锂离子电池正极材料成本较高、低温性能差以及钠离子电池正极材料在空气中不稳定的问题,且有较高的电压平台,优异的循环性能、倍率性能及低温性能。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种双离子电池正极材料及其二次电池中的应用。
本发明的第一个目的在于提供一种双离子电池正极材料,所述双离子电池正极材料包括:
1)、至少一种式为LiaCobM(1-b)O(2-c)Fc的化合物,其中,M是除Co以外的掺杂元素;0.98<a<1.05,0.1<b<1.0,0≤c≤0.1;a、b、c的取值满足化学式的电荷平衡;
2)、至少一种式为NapFexMnyN(1-x-y)O(2-z)Fz的化合物,其中,N为除Fe、Mn以外的掺杂元素;0.5<p<1.01,0.1<x<0.9,0.1<y<0.9,0≤z≤0.1;p、x、y、z的取值满足化学式的电荷平衡。
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