本發(fā)明涉及鈉離子電池領(lǐng)域，具體涉及一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈉離子電池因其具有較低成本而在電動車及其他儲能領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用和市場前景，其工作原理是利用鈉離子在正負(fù)極之間可逆的嵌脫實現(xiàn)能量的存儲和釋放。

2、目前，用于鈉離子電池的正極材料主要有過渡金屬氧化物體系、聚陰離子化合物及普魯士藍(lán)體系三大類。但是這幾類正極活性材料的性能仍有改進空間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料及其制備方法。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

3、一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，先將軟錳礦和鐵源、納源混合，研磨至40-60nm，得到混合物，然后對混合物噴霧干燥，最后進行固相反應(yīng)，制得；所述納源包括摩爾比1-2:8-9的氫氧化鈉和碳酸鈉；

4、其中，所述軟錳礦的含鋁量為2-5wt％。

5、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述軟錳礦、鐵源和納源按照錳離子：鋁離子：鐵離子：鈉離子的摩爾比為0.88：0.02：0.1：1添加，得到o3結(jié)構(gòu)：0.88mno2+0.02al(oh)3+0.1feco3+naco3＝namn0.88al0.02fe0.1o2。

6、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述軟錳礦、鐵源和納源按照錳離子：鋁離子：鐵離子：鈉離子的摩爾比為0.88：0.02：0.1：0.7添加，得到p2結(jié)構(gòu)：0.88mno2+0.02al(oh)3+0.1feco3+0.7naco3＝na0.7mn0.88?al?0.02fe0.1o2。

7、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述軟錳礦、鐵源和納源按照錳離子：鋁離子：鐵離子：鈉離子的摩爾比為0.88：0.02：0.1：0.9添加，得到o3結(jié)構(gòu)和p2結(jié)構(gòu)混合體：

8、0.88mno2+0.02al(oh)3+0.1feco3+0.9naco3＝na0.9mn0.88al0.02fe0.1o2。

9、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述固相反應(yīng)中，還加入三氧化二鉻，得到，0.88mno2+0.02al(oh)3+0.1feco3+0.01cr2o3+naco3＝namn0.88al0.02fe0.1cr0.02o2。

10、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述混合物中氫氧化鋁含量為0.8-1.2wt％。

11、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述固相反應(yīng)具體為：以3-6℃/min的速率升溫至800-1000℃煅燒6-10h，冷卻，制得。

12、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述冷卻速率為4-6℃/min。

13、本發(fā)明還公開了一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料，采用如上任一所述的制備方法制得。

14、本發(fā)明的有益效果是：

15、(1)本發(fā)明以含鋁軟錳礦為錳源，將其與鐵源、鈉源反應(yīng)得到鈉離子電池正極活性材料，通過在納源中加入氫氧化鈉，使其在研磨過程中，與軟錳礦中的三氧化二鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁，混入混合物中，摻雜的氫氧化鋁能夠促使更多na元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚詎a，即活性na更易占據(jù)o構(gòu)成的三棱柱結(jié)構(gòu)的空隙，提高了活性材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提高了鈉離子電池的性能。

16、另外通過調(diào)整錳離子、鐵離子與鈉離子的物質(zhì)的量，獲得了不同晶相結(jié)構(gòu)的活性材料，其中p2具有優(yōu)異的電化學(xué)容量；而o3容易往o2上的轉(zhuǎn)變，電化學(xué)容量容易惡變，但是循環(huán)性能優(yōu)異。因此通過調(diào)整原料的添加量，可以使得p2和o3結(jié)構(gòu)混合，從而提高電化學(xué)性能。

17、(2)本發(fā)明進一步添加三氧化二鉻無機氧化物，合成后具有更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，能夠有效提高循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，先將軟錳礦和鐵源、納源混合，研磨至40-60nm，得到混合物，然后對混合物噴霧干燥，最后進行固相反應(yīng)，制得；所述納源包括摩爾比1-2:8-9的氫氧化鈉和碳酸鈉；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述軟錳礦、鐵源和納源按照錳離子：鋁離子：鐵離子：鈉離子的摩爾比為0.88：0.02：0.1：1添加。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述軟錳礦、鐵源和納源按照錳離子：鋁離子：鐵離子：鈉離子的摩爾比為0.88：0.02：0.1：0.7添加。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述軟錳礦、鐵源和納源按照錳離子：鋁離子：鐵離子：鈉離子的摩爾比為0.88：0.02：0.1：0.9添加。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述鐵源包括碳酸鐵和/或碳酸亞鐵。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述固相反應(yīng)中，還加入三氧化二鉻。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述混合物中氫氧化鋁含量為0.8-1.2wt％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述固相反應(yīng)具體為：以3-6℃/min的速率升溫至800-1000℃煅燒6-10h，冷卻，制得。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料的制備方法，其特征在于，所述冷卻速率為4-6℃/min。

10.一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-9任一所述的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高鋁軟錳礦合成鈉離子電池正極活性材料及其制備方法，涉及鈉離子電池領(lǐng)域，先將軟錳礦和鐵源、納源混合，研磨至40?60nm，得到混合物，然后對混合物噴霧干燥，最后進行固相反應(yīng)，制得；所述納源包括摩爾比1?2:8?9的氫氧化鈉和碳酸鈉；其中，所述軟錳礦的含鋁量為2?5wt％。本發(fā)明以含鋁軟錳礦為錳源，將其與鐵源、鈉源反應(yīng)得到鈉離子電池正極活性材料，通過在納源中加入氫氧化鈉，使其在研磨過程中，與軟錳礦中的三氧化二鋁反應(yīng)生成氫氧化鋁，混入混合物中，摻雜的Al能夠促使更多Na元素轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚訬a，即活性Na占據(jù)O構(gòu)成的三棱柱結(jié)構(gòu)的空隙，提高了活性材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提高了鈉離子電池的性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王海峰,徐小明,白科,謝愛亮,谷亦杰
受保護的技術(shù)使用者：江西安馳新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10