[发明专利]一种钠离子电池多元正极材料及其制备方法

说明书

一种钠离子电池多元正极材料及其制备方法：该钠离子电池多元正极材料的化学通式是Na_0.67Mn_xMg_yNi_zW_nO_2‑qB_q，其中，0.65≤x≤0.8,0＜y≤0.2,0＜z≤0.2,0＜n≤0.2,0＜q≤0.05,x+y+z+n＝1。其制备方法首先采用钠源、锰源、镍源，镁源，钨源和硼源加入柠檬酸中生成溶胶，然后将溶胶干燥得到凝胶，将凝胶热处理，即得到所述钠离子电池多元正极材料。钠离子电池多元正极材料的制备利用阳离子或阴离子掺杂或共掺杂的手段，增强了材料的结构稳定性及导电率。该材料具有良好的倍率性能和优异的循环稳定性，且所需原材料资源丰富，成本低，制备方法简单可控。

技术领域

本发明属于钠离子电池正极材料领域，具体涉及一种钠离子电池多元正极材料及其制备方法。

背景技术

随着技术革命的不断发展以及煤炭石油等能源消耗造成的全球环境污染问题日益严重，社会对环境问题的愈发关注，发展高能效、资源丰富及环境友好的新能源愈发重要，此时锂离子电池进入社会大众的眼中，从移动便携电子设备到电动汽车。然而随着锂离子电池的迅速发展，人们需求日益增加，锂资源的不断消耗，有限的锂资源已严重限制了未来锂离子电池的发展。而位于同一主族与锂具有相似的物理化学性质的钠在全球储量丰富，成本低廉，具有广泛的可用性，钠离子电池也日益受到广大科研工作者的注意。但是，钠离子电池仍存在着低稳定性和低克容量的问题，且由于锂离子电池的高容量高循环性能等优异电化学定能使得钠离子电池的发展受到极大限制，因此开发高容量高稳定性的钠离子电池正极材料成为当今时代研究钠离子电池的重点。

就目前研究来说，钠离子正极材料主要包括过渡金属氧化物、聚阴离子及其他材料(普鲁士蓝、有机分子和聚合物等)。由于过渡金属氧化物具有高能量密度，高放电电压以及高的可逆循环性能等优良性能受到学术界的广泛研究。

本专利公开了一种钠离子电池多元正极材料及制备方法，该多元正极材料的结构式是 Na_0.67Mn_xMg_yNi_zW_nO_2-qBq,利用溶胶凝胶法制备，其P2层状结构使材料具有优越的电化学性能，尤其是在高截止电压(4.5V)下，高电流倍率下的容量保持能力更佳。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术不足，本发明提供一种钠离子电池多元正极材料及其制备方法，所述方法采用溶胶凝胶法制备得到本发明所述的一种钠离子电池多元正极材料,简化了制备过程，提高了产率，利用阳离子或阴离子掺杂或共掺杂的手段，增强了材料的结构稳定性及导电率。所述钠离子电池多元正极材料呈P2层状结构，且该材料可有效抑制高电压下不利的P2-O2两相转变和John-Teller效应，有利于提高材料的循环稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

11.一种钠离子电池多元正极材料，其化学通式是Na_0.67Mn_xMg_yNi_zW_nO_2-qBq，其中，0.65≤ x≤0.8,0＜y≤0.2,0＜z≤0.2,0＜n≤0.2,0＜q≤0.05,x+y+z+n＝1。

优选地，所述钠离子电池多元正极材料中，所述正极材料为具有块状和条形形貌的P2 型层状颗粒，P2型层状颗粒具有优异的离子传输能力。

优选地，所述制备方法包括以下具体步骤：

(1)按照一定比例将钠源、锰源、镍源，镁源，钨源或硼源加入溶剂中，搅拌至形成均匀混合溶液；

(2)将第一步中得到的混合溶液加入一定量的柠檬酸加热至80～90℃，继续搅拌1.5h～2.5h得到均匀溶胶；