[发明专利]一种F掺杂P2-Na0.7

说明书

本发明公开了一种F掺杂P2‑Na_0.7MnO₂电极材料及其制备方法。所述方法按钠盐和锰盐投料比为0.77：1，溶于酒精溶液中，搅拌均匀后，加入氟化物继续溶解，比例为总Na含量的25%‑50%；水浴加热并烘干研磨；在450℃烧结3h，再缓慢升温到950℃‑1050℃，保温后再降至室温得到所述电极材料。本发明通过F掺杂加宽了层间距进而提高了钠离子的扩散能力，使得材料倍率性、循环性能等电化学性能得以提升。

技术领域

本发明属于电极材料制备技术领域，涉及一种氟掺杂P2-Na_0.7MnO₂电极材料及其制备方法和在钠离子电池中的应用。

背景技术

随着社会经济的不断发展，化石燃料的过度消耗以及由此引发的能源危机等问题逐渐引起了人们的关注，对清洁可再生如风能、太阳能等能源的需求不断提高，能否将可再生能源产生的电力高效率的整合并入电网体系，关键在于发展可持续、低成本的储能技术成为目前非常热门的研究课题。电化学储能系统，尤其市二次电池体系，是满足这种需求强有力的竞争者，锂离子电池已广泛用于笔记本电脑、手机等便携式电子设备和电动车等方面，取得了巨大的成功且增长势头十分迅猛。

目前，除了锂离子电池以外，锂硫电池、钠离子电池和镁离子电池等其他各类电池技术因可持续、低成本和高容量等优势得到了研究者的广泛关注。Na与Li是同主族元素，储量丰富，Na资源均匀分布在全球且成本低廉。钠离子电池有可能取代大型储能设备中的锂离子电池，近年来对钠离子电池的研究引起了越来越多研究者的关注。

在众多钠离子电池正极材料中，层状过渡金属氧化物特别是钠锰氧化物具有高比容量和工作电压、易于制备、环境友好无毒性、成本低等特点，此外，与O3相结构相比， P2型锰基层状氧化物是一种极具潜力的钠离子电池正极材料，但纯P2相Na_0.7MnO₂材料由于相变很多，导致充放电过程体积变化很大，因此它的循环性能和倍率性能都不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种F掺杂P2-Na_0.7MnO₂电极材料及其制备方法。所述方法通过固相烧结进行F掺杂，显著提高材料电化学性能。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种F掺杂P2-Na_0.7MnO₂电极材料及其制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按钠盐和锰盐投料比为0.77：1，溶于酒精溶液中，搅拌均匀后，加入总 Na含量25％-50mol％的氟化物继续溶解，80℃水浴加热，干燥、研磨；

步骤2，450℃烧结3h，再缓慢升温到950℃～1050℃，保温一段时间后降至室温，得到F掺杂的P2-Na_0.7MnO₂粉末。

优选地，步骤1中，将钠盐和锰盐溶于70Vol％的酒精溶液中。

优选地，步骤1中，所述的钠盐为NaAc，锰盐为Mn(Ac)₂，氟化物为NaF。

优选地，步骤2中，保温时间为10h。

优选地，步骤2中，升温速度为1℃/min。

优选地，步骤2中，降温速度为1℃/min。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过F掺杂取代晶格中O的位置，扩宽了过渡金属氧化物层板之间的距离，加快了钠离子扩散的速率，使得材料的倍率性能、循环性能等电化学性能提升。

附图说明

图1是实施例1制备的P2-Na_0.7MnO₂粉末的XRD图谱。