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专利号: 2023111638706
申请人: 浙江煌能新能源科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种掺杂包覆的钠电池正极材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:(Ⅰ)制备正极材料前驱体NiaCrbV1‑a‑b(OH)2,其中,0.5≤a≤0.6,0.2≤b≤0.3;将正极材料前驱体与钠源混合后烧结,得到正极材料NaxNiaCrbV1‑a‑bO2,其中,0.6≤x≤1.1;

(Ⅱ)将纳米纤维素和导电纳米颗粒加入Tris缓冲溶液中,超声分散后得到分散液;向分散液中加入多巴胺后混合反应,反应产物经过纯化和干燥得到包覆材料;

(Ⅲ)将步骤(Ⅰ)得到的正极材料加入至分散溶剂中混合均匀形成悬浊液,向悬浊液中加入步骤(Ⅱ)得到的包覆材料,混合均匀后经过滤、洗涤和干燥后得到包覆中间产物,包覆中间产物进行烧结,得到所述掺杂包覆的钠电池正极材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述正极材料前驱体采用共沉淀法制备得到,具体包括如下步骤:(1)按照正极材料前驱体NiaCrbV1‑a‑b(OH)2中各元素的化学计量比分别称取镍源、铬源和钒源,溶于水中形成混合溶液;

(2)将混合溶液、沉淀剂溶液和络合剂溶液混合,进行共沉淀反应;

(3)对反应产物进行过滤、洗涤和干燥,得到所述正极材料前驱体。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述镍源包括硫酸镍、醋酸镍或硝酸镍中的任意一种或至少两种的组合;

所述铬源包括硫酸铬、醋酸铬或硝酸铬中的任意一种或至少两种的组合;

所述钒源包括五氧化二钒、偏钒酸钠或偏钒酸铵中的任意一种或至少两种的组合;

所述混合溶液的浓度为1‑2mol/L;

步骤(2)中,所述沉淀剂溶液的浓度为8‑10mol/L;

所述沉淀剂溶液中的沉淀剂包括氢氧化钾;

所述络合剂溶液的浓度为0.3‑0.8mol/L;

所述络合剂溶液中的络合剂包括碳酸氢铵、碳酸铵或氨水中的任意一种或至少两种的组合;

所述共沉淀反应的温度为40‑50℃。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述正极材料前驱体与所述钠源的摩尔比为1:(0.6‑1.1);

所述钠源包括碳酸钠、氢氧化钠、醋酸钠或草酸钠中的任意一种或至少两种的组合;

所述烧结的温度为850‑880℃,所述烧结的时间为10‑20h。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅱ)中,所述导电纳米颗粒包括二氧化钛、氧化铝、二氧化锰、二氧化锆、氮化钛、氮化铝、氮化硅或氮化硼中的任意一种或至少两种的组合;

所述导电纳米颗粒的平均粒径为100‑200nm;

所述Tris缓冲溶液的浓度为1‑30mmol/L;

所述纳米纤维素和所述导电纳米颗粒的质量比为1:(2‑3);

所述超声分散的功率为500‑600W,所述超声分散的时间为30‑40min;

所述分散液中的纳米纤维素的质量分数为0.2‑0.5wt%。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅱ)中,将所述分散液的pH值调整至8.0‑8.5后加入所述多巴胺;

所述多巴胺与所述分散液中的导电纳米颗粒的质量比为1:(1.3‑1.5);

所述混合的时间为10‑20h;

所述干燥的温度为50‑60℃,所述干燥的时间为12‑24h。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅲ)中,所述悬浊液中的正极材料的浓度为0.1‑0.5g/mL;

所述包覆材料与所述悬浊液中正极材料的质量比为(0.1‑0.2):1。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅲ)中,所述烧结过程包括依次进行的一次烧结和二次烧结;

所述一次烧结的温度为500‑600℃,所述一次烧结的保温时间为3‑4h;

所述二次烧结的温度为800‑900℃,所述二次烧结的保温时间为9‑10h。

9.一种采用权利要求1至8任一项所述的制备方法制备得到的掺杂包覆的钠电池正极材料,其特征在于,所述掺杂包覆的钠电池正极材料为核壳结构,包括内核和包覆于所述内核表面的外壳;

所述内核的化学通式为NaxNiaCrbV1‑a‑bO2,x、a和b同时满足:0.6≤x≤1.1,0.5≤a≤

0.6,0.2≤b≤0.3;

所述外壳为由纳米纤维素构成的三维多孔网络结构,所述三维多孔网络结构中镶嵌有纳米导电颗粒,所述纳米导电颗粒的表面包覆有聚多巴胺层碳化后形成的薄碳层。

10.一种钠电池,其特征在于,所述钠电池包括权利要求9所述的掺杂包覆的钠电池正极材料。