[发明专利]一种钠离子电池正极材料锰钴酸钠的制备方法

说明书

本发明涉及一种钠离子电池正极材料Na_0.67Mn_0.75Co_0.25O₂的制备方法，该方法利用共沉淀法结合固相法，通过预烧结处理和温度梯度烧结，制备出一种P2型红细胞形貌的钠离子电池正极材料Na_0.67Mn_0.75Co_0.25O₂。该材料具有与典型的棱角六边形不同的红细胞形貌，是一种优秀的钠离子电池正极材料。

技术领域

本发明具体涉及一种钠离子电池正极材料Na_0.67Mn_0.75Co_0.25O₂制备方法，属于钠离子电池技术领域。

背景技术

近几年间，由于金属锂面临资源枯竭的问题，钠离子电池发展十分迅速。与锂相比，钠元素具有储量大、成本低的优势，且与锂元素化学性质相似。但钠自身的质量是锂的3倍，并且钠的标准电化学电势（2.71V）低于锂（3.04V）。因此，要实现钠离子电池的大规模应用，首先要尽可能提高钠离子电池的能量密度，并且要考虑电池的制造成本和使用寿命。在钠离子电池中，正极材料占据着重要的地位，正极材料的好坏直接决定了钠离子电池产品的性能，而正极材料在电池成本中所占比例高达40%左右。所以寻求具有高容量、低成本、环境友好的正极材料是钠离子电池研究的重点。而锰酸钠正极材料凭借其特殊的P2型层状结构，可以形成大的层间距或者大的孔道结构加速钠离子的嵌入与脱出，拥有较低的离子扩散障碍和较高的离子电导率。但是由于钠离子脱嵌过程中晶格结构发生坍塌，在循环了很少圈数后，容量就迅速的衰减，其主要是由锰离子的姜泰勒效应所引起的。所以通过添加微量的其他过渡金属元素来抑制其姜泰勒效应，提高其循环性能。如Sharma等在（Ratedependent performance related to crystal structure evolution ofNa_0.67Mn_0.8Mg_0.2O₂）这篇文章中利用镁离子的掺杂提高了钠离子电池的电化学性能，充放电曲线也变的更加平滑，说明镁离子抑制了锰的姜泰勒效应。为了提升钠离子电池的电化学性能，我们提出了一种P2型红细胞状钠离子电池正极材料Na_0.67Mn_0.75Co_0.25O₂的制备方法。

发明内容

本发明针对钠离子电池容量较低，倍率性能较差的问题，提供了一种共沉淀法结合固相法，通过预烧结处理和温度梯度烧结，制备出钠离子电池正极材料Na_0.67Mn_0.75Co_0.25O₂。

本发明的显著优点：

（1）采用无水碳酸钠、一水合硫酸锰、六水合硝酸钴作为原料，价格低廉，降低了成本。

（2）采用共沉淀法、固相法，制备方法及生产工艺简单，易于操作，适合大规模工业化生产。

（3）制备的钠离子电池正极材料Na_0.67Mn_0.75Co_0.25O₂具有特殊的红细胞形貌，减少了钠离子脱嵌时结构的坍塌，减小了钠离子传输的阻力，加速了钠离子的传输，提高了钠离子电池的稳定性与电化学性能。

（4）钠离子电池正极材料Na_0.67Mn_0.75Co_0.25O₂组装的电池具有高的充放电比容量，平滑的充放电曲线，倍率及循环性能好。

具体实施技术方案：

（1）称取一定量无水碳酸钠、一水合硫酸锰、六水合硝酸钴分别溶于蒸馏水中，待充分溶解后，将三者混合并充分搅拌，得到粉红色沉淀。