**：一種鈉離子電池三元層狀正極材料及其制備方法 whatman電池隔膜上海摩速代理
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文獻日 : 2017-03-29
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一種鈉離子電池三元層狀正極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一類用于鈉離子電池的正極材料及其制備方法。
背景技術(shù)
[0002] 隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，必然引起石油資源的枯竭、環(huán)境污染和全球暖化的加劇，亟需尋找高能量密度、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的新能源體系。風(fēng)能，太陽能，潮汐能等由于受天氣和資歷位置的影響較大，對其的有效利用就需要將其和化學(xué)電源結(jié)合使用，將其發(fā)出的電能儲存于化學(xué)電源中，再經(jīng)過電網(wǎng)輸送給用戶。大規(guī)模的儲能需要大量的化學(xué)電源，現(xiàn)在已經(jīng)比較成熟的商品化的電池如鉛酸蓄電池由于使用重金屬鉛會造成很大的環(huán)境污染，可充電鋰離子電池由于高能密度和較長的使用壽命獲得了廣泛而深入的應(yīng)用，其缺點為鋰在地殼中的儲量有限以及成本較高。而鈉元素與鋰元素同主族，性質(zhì)較為相近，并且鈉在地殼中的儲量遠遠大于鋰，大約是鋰的350倍，價格比鋰便宜，因此鈉離子電池作為大規(guī)模儲能應(yīng)用的電池將會有很大優(yōu)勢。尋找大容量，高能量密度的電極材料顯得尤為迫切。
發(fā)明內(nèi)容
[0003] 本發(fā)明的目的在于提出一種性能良好的鈉離子電池正極材料及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明提出的鋰離子電池正極材料，同時含有過渡金屬Fe、Cr、Ti，為一種三元層狀過渡金屬氧化物，化學(xué)式為：NaFexCryTizO2，0< x, y, z<1。
[0005] 經(jīng)研究表明，此類材料具有良好的電化學(xué)性能，可作為高性能鈉離子電池的正極材料。目前為止沒有關(guān)于NaFexCryTizO2材料用作鈉離子電池正極材料的報道。
[0006] 本發(fā)明提出的作為鈉離子電池正極材料的NaFexCryTizO2為粉體形式，其一次顆粒大小為1 2μm。~
[0007] 本發(fā)明使用一種簡單的固相合成方法制備NaFexCryTizO2正極材料，具體步驟如下：將碳酸鈉、三氧化二鐵、三氧化二鉻、二氧化鈦(或者高溫分解只能生成其氧化物的其他前驅(qū)體)等按照化學(xué)計量比混合均勻，然后壓成小圓片，將其放入氬氣流的電爐內(nèi)進行高溫反應(yīng)，反應(yīng)溫度在700-1000 ℃之間，反應(yīng)時間為10-24h。然后用研缽研磨至精細顆粒。
[0008] 粉末的顆粒形貌可由掃描電鏡測定。
[0009] 本發(fā)明中，NaFexCryTizO2的晶體結(jié)構(gòu)由X射線衍射儀測定。
[0010] 本發(fā)明中，NaFexCryTizO2，炭黑，粘結(jié)劑（聚偏佛乙烯，PVDF）按照7:2:1的比例，加入N,N-二甲基吡咯烷酮，磁力攪拌為漿料，用自動涂膜機在Al箔上涂膜，60℃12h烘干極片，然后用沖片機沖成直徑為12mm的小圓片。電化學(xué)性能測試采用扣式電池，其中，NaFexCryTizO2極片用作工作電極，Whatman/GF為隔膜，高純鈉片用作負極。電解液為1M NaClO4 + EC + PC （V/V=1/1），添加5 % FEC。電池裝配在充氬氣的手套箱內(nèi)進行。電池的充放電實驗在藍電（Land）電池測試系統(tǒng)上進行。
[0011] 本發(fā)明中，NaFexCryTizO2電**有良好的充放電性能，**比容量達136mAh/g，平均電壓為3.4V vs. Na+/Na，比能量可達461Wh/kg。
[0012] 上述性能表明，NaFexCryTizO2是一類新型的正極材料，其電化學(xué)穩(wěn)定性好、比容量高、能量密度高、制備方法簡單，可適用于鈉離子電池。
