本發(fā)明涉及鈉離子電池，具體涉及一種鈉離子電池正極材料的制備方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)今化石能源的過度消耗以及它們的燃燒所帶來的環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)峻，能源短缺和環(huán)境惡化成為威脅人類生存和發(fā)展的核心問題，新能源開發(fā)則成為人們亟待解決的重大課題。鈉離子電池體系由于具有資源豐富、價(jià)格低廉、環(huán)境友好以及與鋰離子電池相近的電化學(xué)性質(zhì)，近幾年受到了廣泛關(guān)注，為電化學(xué)儲能尤其是大規(guī)模儲能提供了新的選擇。

2、最近利用鈉代替鋰的鈉基二次電池(以下簡稱“鈉離子電池”)的研究再次受到關(guān)注。鈉資源儲量豐富，如果能用鈉代替鋰制造二次電池，就可以低成本制造二次電池。

3、為了實(shí)現(xiàn)鈉離子電池的商用化，對重要材料正極活性物質(zhì)的研究正在積極進(jìn)行。特別是具有層狀結(jié)構(gòu)的金屬氧化物namo2(m＝mn、fe、co、ni等)作為商業(yè)化可能性較高的正極活性物質(zhì)備受關(guān)注。但鈉離子電池存在隨著充放電的多階段結(jié)構(gòu)變化，壽命劣化加速的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種鈉離子電池正極材料的制備方法。

2、本發(fā)明公開了一種鈉離子電池正極材料的制備方法，包括：

3、將金屬鹽溶液進(jìn)行配伍，得到混合金屬鹽溶液；其中，所述混合金屬鹽溶液包括氯化物溶液、硫酸鹽溶液和硝酸鹽溶液中的一種，所述混合金屬鹽溶液中的金屬源包括鎳、鐵和錳中的一種或多種；

4、將混合金屬鹽溶液進(jìn)行噴霧熱解，得到前驅(qū)體粉末a；

5、將前驅(qū)體粉末a與異丙醇溶劑進(jìn)行混合，得到混合溶液a；

6、將納米級二氧化鈦分散于混合溶液a中，得到混合溶液b；

7、將混合溶液b進(jìn)行干燥，得到前驅(qū)體粉末b；

8、將前驅(qū)體粉末b與鈉源混合后進(jìn)行燒結(jié)，得到鈉離子電池正極材料。

9、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，鈉離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)為：nam1-xtixo2；式中，m取ni、fe、mn中的至少一種，0.01<x<0.1。

10、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述噴霧熱解的工藝參數(shù)包括：

11、混合金屬鹽溶液為氣動霧化進(jìn)樣，壓縮空氣的壓力范圍為1～5kg/cm2；

12、溶液霧滴的進(jìn)料速率為5～35l/min，溶液霧滴的粒徑范圍為0<d50<300μm，溶液霧滴在焙燒爐中的落體速度為5～40m/s；

13、焙燒爐的爐膛溫度為300℃～1000℃，溶液霧滴在爐膛中停留時(shí)間為10～30s。

14、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述噴霧熱解的工藝參數(shù)還包括：

15、焙燒爐的助燃?xì)怏w為天然氣，噴霧熱解的噴嘴直徑為1～3mm。

16、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，溶液霧滴的進(jìn)料速率為7～15l/min，焙燒爐的爐膛溫度為500℃～800℃。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，前驅(qū)體粉末a的后處理包括：

18、水洗：水中氯離子濃度<1ppm，水洗固液比為1:10，水洗次數(shù)≥2；

19、烘干：烘干溫度為90℃～100℃；

20、破碎：采用粉碎研磨筐，經(jīng)氧化鋯磨盤粉碎；

21、篩選：篩選采用100～200目篩。

22、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，混合溶液b的干燥溫度為40～80℃，以使異丙醇進(jìn)行揮發(fā)。

23、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，鈉源為碳酸鈉或硫酸鈉，鈉原子摩爾質(zhì)量比與前驅(qū)體粉末b中混合金屬總摩爾質(zhì)量比為0.9～1.0。

24、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，前驅(qū)體粉末b與鈉源混合后在760～960℃下焙燒14～34h，得到鈉離子電池正極材料。

25、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括：

26、將燒結(jié)后的鈉離子電池正極材料冷卻至室溫，進(jìn)行破碎、研磨、篩分。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

28、本發(fā)明通過添加異種元素鈦來制備摻鈦的鈉離子電池正極材料，從而抑制鈉離子電池充電初期的相變，提高鈉離子電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、輸出特性和壽命；

29、本發(fā)明鈉離子電池前驅(qū)體材料的制備工藝為干法工藝，其無需添加任何絡(luò)合劑或粘結(jié)劑，也無需添加酸性或堿性藥劑調(diào)節(jié)ph，使其不產(chǎn)生難處理的高濃度廢水，進(jìn)而極大的降低運(yùn)行成本；同時(shí)，本發(fā)明所制得的鈉離子電池前驅(qū)體材料為納米級(nm)，工藝步驟簡單，原料易得，易于實(shí)現(xiàn)，適宜規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，鈉離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)為：nam1-xtixo2；式中，m取ni、fe、mn中的至少一種，0.01<x<0.1。

3.如權(quán)利要求1或2所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述噴霧熱解的工藝參數(shù)包括：

4.如權(quán)利要求3所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，所述噴霧熱解的工藝參數(shù)還包括：

5.如權(quán)利要求3所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，溶液霧滴的進(jìn)料速率為7～15l/min，焙燒爐的爐膛溫度為500℃～800℃。

6.如權(quán)利要求1或2所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，前驅(qū)體粉末a的后處理包括：

7.如權(quán)利要求1或2所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，混合溶液b的干燥溫度為40～80℃。

8.如權(quán)利要求1或2所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，鈉源為碳酸鈉或硫酸鈉，鈉原子摩爾質(zhì)量比與前驅(qū)體粉末b中混合金屬總摩爾質(zhì)量比為0.9～1.0。

9.如權(quán)利要求1或2所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，前驅(qū)體粉末b與鈉源混合后在760～960℃下焙燒14～34h，得到鈉離子電池正極材料。

10.如權(quán)利要求1或2所述的鈉離子電池正極材料的制備方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鈉離子電池正極材料的制備方法，包括：將金屬鹽溶液進(jìn)行配伍，得到混合金屬鹽溶液；其中，混合金屬鹽溶液中的金屬源包括鎳、鐵和錳中的一種或多種；將混合金屬鹽溶液進(jìn)行噴霧熱解，得到前驅(qū)體粉末A；將前驅(qū)體粉末A與異丙醇溶劑進(jìn)行混合，得到混合溶液A；將納米級二氧化鈦分散于混合溶液A中，得到混合溶液B；將混合溶液B進(jìn)行干燥，得到前驅(qū)體粉末B；將前驅(qū)體粉末B與鈉源混合后進(jìn)行燒結(jié)，得到鈉離子電池正極材料。本發(fā)明通過添加異種元素鈦來制備摻鈦的鈉離子電池正極材料，從而抑制鈉離子電池充電初期的相變，提高鈉離子電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、輸出特性和壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：張永,李存彪,李慧艷,張韻茹,張全英,馬法興
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鈉悅新能源（上海）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29