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专利号: 2024111805243
申请人: 赣南师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种锰基钠离子正极材料,其特征在于,利用含钠离子锰基前驱体为原料采用溶剂热还原法合成锰基钠离子中间体,以锰基钠离子中间体为原料高温煅烧合成;

含钠离子锰基前驱体为将钠离子嵌入到锰基氢氧化物中制得,含钠离子锰基前驱体的通式为NaxMnyM1‑yOz,0

锰基钠离子正极材料的通式为NanMnyM1‑yO2,0.5

锰基钠离子正极材料的制备方法,包括如下步骤:

(1)按含钠离子锰基正极材料NanMnyM1‑yOz中Mn和M的物质的量之和的0.5~1.5倍称取钠源化合物,再将钠源化合物、还原剂与含钠离子锰基前驱体NaxMnyM1‑yOz混合均匀,得到混合物;

(2)在惰性气体气氛保护下,将混合物加入以水和有机试剂做溶剂的反应釜内,在50~

300℃温度下反应1 48h,经过滤、洗涤、干燥得到锰基钠离子中间体;

~

(3)以锰基钠离子中间体为原料,在真空或惰性气氛条件下0.5 10℃/min的升温速度~加热到200 500℃,保温2 30h;然后再以0.5 10℃/min的升温速度加热到600 1200℃,煅烧~ ~ ~ ~

2~60h,降温,得到锰基钠离子正极材料NanMnyM1‑yO2。

2.根据权利要求1所述的一种锰基钠离子正极材料,其特征在于,含钠离子锰基前驱体的制备方法包括如下步骤:S1、按照含钠离子锰基前驱体的通式NaxMnyM1‑yOz中元素的化学计量比称取锰元素的可溶性盐、可溶性含M元素化合物或含M金属元素的可溶性盐,将锰元素的可溶性盐和M元素的可溶性盐加入水中配制成混合溶液;

将混合溶液、沉淀剂溶液和缓冲剂溶液用恒流泵同时加入反应釜内,控制反应条件得到共沉淀物,将沉淀物过滤、洗涤、干燥后得锰基氢氧化物;

S2、按含钠离子锰基前驱体通式NaxMnyM1‑yOz中Mn和M的物质的量之和的x倍称取钠源化合物,再将钠源化合物与步骤S1得到的锰基氢氧化物混合均匀,得到混合物;

在持续通入氧化性气体条件下,将混合物以0.5 10℃/min的升温速度加热到200 800~ ~℃,保温1~48h,降温,得到含钠离子锰基前驱体NaxMnyM1‑yOz;

步骤S1中,锰元素的可溶性盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰或醋酸锰中一种或几种组合;

缓冲剂为乙二胺、氨水、盐酸羟铵、磺基水杨酸钠、磷酸钠、乙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、乙二醇双(2‑氨基乙基醚)四乙酸、二乙基三胺五乙酸、1,2‑环己二胺四乙酸中的一种或几种组合;沉淀剂为氢氧化钠;

步骤S2中,钠源化合物为碳酸钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠、硝酸钠、碳酸氢钠或草酸钠中的一种或几种组合;

氧化性气体为氧气或臭氧含量超过10%的气体。

3.根据权利要求1所述的一种锰基钠离子正极材料,其特征在于:步骤(1)中,钠源化合物为碳酸钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠、硝酸钠、碳酸氢钠或草酸钠中的一种或几种组合。

4.根据权利要求1所述的一种锰基钠离子正极材料,其特征在于:步骤(1)中,还原剂为抗坏血酸、葡萄糖、硼氢化钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、镁单质、铝单质、锌单质、锡单质、铁单质、草酸、乙酸、醛类有机化合物中的一种或几种组合。

5.根据权利要求1所述的一种锰基钠离子正极材料,其特征在于:步骤(2)、(3)中,惰性气体为纯度99%以上的氮气、氩气、氦气、氢气、二氧化碳中的一种或几种气体组合。