[发明专利]一种钠离子电池用复合正极材料及其制备方法

权利要求书

1.一种钠离子电池用复合正极材料，其特征在于，所述正极材料包括以下重量份的原料：复合活性材料70-80份、乙炔黑10-20份和复配粘结剂5-15份；所述复合活性材料通过活性物质与聚吡咯复合，再与聚苯胺进行化学连接制备；所述活性物质是通过使用模板法制得富钠铜锰活性物质，并在其表面包覆氧化钌制备；所述复配粘结剂是通过将淀粉糊化，再与海藻酸钠进行交联制备；

所述富钠铜锰活性物质是通过将葡萄糖碳化成碳球，再将Na⁺、Cu²⁺、Mn²⁺吸附在碳球表面，经高温煅烧制得空心球状富钠铜锰活性物质，最后通过氧化钌对空心球状富钠铜锰活性物质进行包覆，制得活性物质，所述活性物质的制备方法具体包括以下步骤：

（1）将葡萄糖溶解在去离子水中，在200-400r/min的转速下磁力搅拌30-60min，倒入反应釜中，在170-190℃下反应4-12h，产物冷却后，真空抽滤，使用乙醇进行分散-洗涤-抽滤2-3次，真空干燥，得到碳球；

（2）向将步骤（1）制备的碳球加入浓度为0.05mol/L的醋酸钠、0.05mol/L的醋酸铜和0.05mol/L的醋酸锰混合溶液中，超声分散20-40min，转移至40-50℃的水浴锅中，搅拌6-18h，产物用去离子水和乙醇进行洗涤，真空干燥，得到富钠铜锰活性物质前驱体；

（3）将步骤（2）制备的富钠铜锰活性物质前驱体置于管式炉中进行煅烧，得到富钠铜锰活性物质；

（4）向体积比为2:1的去离子水和乙醇的混合溶剂中加入步骤（3）制备的富钠铜锰活性物质，超声分散20-40min，得到溶液A，将氯化钌溶解在体积比为1:1的去离子水和乙醇的混合溶液中，得到溶液B，控制滴加时间，在搅拌条件下将溶液B在滴加至溶液A中，加毕，蒸发溶剂并真空干燥，将产物转移至管式炉中，升高温度至400-500℃，保温2-4h，得到活性物质；

步骤（1）中，所述碳球的粒径为200-600nm；

步骤（3）中，所述煅烧时的条件设置为：以1-3℃/min的升温速率升温至600-800℃，煅烧1-3h；

步骤（4）中，所述氯化钌的加入量为富钠铜锰活性物质质量的2-6%；

步骤（4）中，所述滴加时间为20-40min。

2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用复合正极材料，其特征在于，所述复合活性材料的制备方法包括以下步骤：

S1：将十二烷基苯磺酸钠溶解在去离子水中，加入活性物质和1-(2-溴乙基)吡咯，超声分散1-2h，滴加过硫酸钠，将体系置于0-10℃的冰水浴中，反应4-12h，反应结束后抽滤得固体样品，使用乙醇和去离子水进行洗涤，冷冻干燥，得到聚吡咯复合活性材料；

S2：向N,N-二甲基甲酰胺溶剂中加入聚吡咯复合活性材料，超声分散，向反应体系中继续加入聚苯胺，并将反应体系转移至70-90℃的油浴锅中，搅拌反应24-36h，反应结束后过滤，使用丙酮和去离子水进行洗涤，真空干燥，得到复合聚吡咯/聚苯胺活性材料。

3.根据权利要求2所述的一种钠离子电池用复合正极材料，其特征在于，步骤S1中，所述十二烷基苯磺酸钠、活性物质、1-(2-溴乙基)吡咯和过硫酸钠的质量比为2-5:1:0.1-0.3:0.4-1。

4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池用复合正极材料，其特征在于，所述复配粘结剂的制备方法包括以下步骤：

Ⅰ：向去离子水中加入淀粉，充分搅拌均匀，得到淀粉溶液；

Ⅱ：按步骤Ⅰ中淀粉质量的10-20%称取氢氧化钠，并加入去离子水中，充分溶解后，滴入步骤Ⅰ制备的淀粉溶液中，糊化20-40min，得到糊化淀粉；

Ⅲ：向去离子水中加入海藻酸钠，充分搅匀，得到海藻酸钠溶液，并将其加入步骤Ⅱ制备的糊化淀粉中，混匀后，向体系中加入偏硼酸钠，反应1-4h，反应结束后消泡，得到复配粘结剂。

5.一种如权利要求1所述的钠离子电池用复合正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：向N-甲基吡咯烷酮溶剂中加入复合活性材料、乙炔黑和复配粘结剂，在20-40rpm的转速下搅拌均匀，调配成膏状，得到复合正极材料。