一种高倍率性能的梯度钠离子电池正极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高倍率性能的梯度钠离子电池正极材料的制备方法，包括：在铝箔上通过磁控溅射方法形成正极材料膜A，其中，正极材料膜A的化学组成为炭黑和Na

【技术实现步骤摘要】
一种高倍率性能的梯度钠离子电池正极材料及其制备方法


[0001]本专利技术是关于新能源材料
，特别是关于一种高倍率性能的梯度钠离子电池正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着锂电池上游原材料缺口的不断扩大，包括锂电在内的新能源企业也开始将目光投入到钠离子电池的研发和建设上来。钠离子电池的一个研发重点是设计和制造性能较好的正极材料。
[0003]现有技术CN109607624B公开了一种钠离子电池正极材料及其制备方法。虽然该文献的方法主要集中在介绍正极材料氧化物的制备方法，但是该方法的基本工艺路线是传统的先制备正极材料氧化物的烧结体，然后再将烧结体粉碎，随后将粉体与导电剂和粘结剂混合均匀，随后将混合物涂覆到铝箔集流体上。这种方法存在比较多的缺陷：第一、该方法需要先制备烧结氧化物，然后再将氧化物粉碎、混合，然后将混合物涂覆到铝箔上，工艺复杂度比较高，中间难以精确控制的工序较多(例如粉碎的均匀程度难以精确控制，如果粉体中存在大颗粒，则成品品质将受到较大影响；再例如氧化物与导电剂和粘结剂的混合均匀性难以精确控制)，所以产品品控难度较大。第二、涂覆法难以保证材料表面的宏观平整，涂覆形成的正极材料表面存在凹凸不平，这些凹凸处容易出现材料失效；此外，涂覆的正极材料层与铝箔集流体之间的界面往往存在很多裂纹、空隙等缺陷，这些缺陷又导致电池性能的提升存在困难。第三、涂覆法无法有效形成多层梯度结构。
[0004]现有技术CN111180688A提出了一种通过正极材料设计来提升电池倍率性能的方法。从该现有技术可以看出，当前众多研究者正在尝试通过改善正极材料组分、配方、制备工艺等当面来提升电池的倍率表现。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高倍率性能的梯度钠离子电池正极材料及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种高倍率性能的梯度钠离子电池正极材料的制备方法，包括：
[0007]在铝箔上通过磁控溅射方法形成正极材料膜A，其中，正极材料膜A的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.75
Co
0.25
O2的混合物；
[0008]在正极材料膜A上通过磁控溅射方法形成正极材料膜B，其中，正极材料膜B的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.8
Co
0.2
O2的混合物；
[0009]在正极材料膜B上通过磁控溅射方法形成正极材料膜C，其中，正极材料膜C的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.85
Co
0.15
O2的混合物。
[0010]在一优选的实施方式中，正极材料膜A的厚度为50
‑
100微米。
[0011]在一优选的实施方式中，正极材料膜B的厚度为150
‑
200微米，其中，正极材料膜B
的厚度至少是正极材料膜A的厚度的2倍。
[0012]在一优选的实施方式中，正极材料膜C的厚度为300
‑
400微米，其中，正极材料膜C的厚度至少是正极材料膜B的厚度的2倍。
[0013]在一优选的实施方式中，在铝箔上通过磁控溅射方法形成正极材料膜A的具体工艺为：
[0014]提供炭黑和Na
0.6
Mn
0.75
Co
0.25
O2的混合物靶材；
[0015]使用炭黑和Na
0.6
Mn
0.75
Co
0.25
O2的混合物靶材，通过交流溅射法在铝箔上溅射正极材料膜A，其中，交流溅射的具体工艺为：溅射气氛为氩气气氛，氩气流量为30
‑
50sccm，溅射功率为200
‑
300W，溅射电压为100
‑
200V，基材温度为100
‑
200℃。
[0016]在一优选的实施方式中，在正极材料膜A上通过磁控溅射方法形成正极材料膜B的具体工艺为：
[0017]提供炭黑和Na
0.6
Mn
0.8
Co
0.2
O2的混合物靶材；
[0018]使用炭黑和Na
0.6
Mn
0.8
Co
0.2
O2的混合物靶材，通过交流溅射法在正极材料膜A上溅射正极材料膜B，其中，交流溅射的具体工艺为：溅射气氛为氩气气氛，氩气流量为30
‑
50sccm，溅射功率为250
‑
350W，溅射电压为150
‑
220V，基材温度为150
‑
250℃。
[0019]在一优选的实施方式中，在正极材料膜B上通过磁控溅射方法形成正极材料膜C的具体工艺为：
[0020]提供炭黑和Na
0.6
Mn
0.85
Co
0.15
O2的混合物靶材；
[0021]使用炭黑和Na
0.6
Mn
0.85
Co
0.15
O2的混合物靶材，通过交流溅射法在正极材料膜B上溅射正极材料膜C，其中，交流溅射的具体工艺为：溅射气氛为氩气气氛，氩气流量为30
‑
50sccm，溅射功率为250
‑
350W，溅射电压为150
‑
220V，基材温度为150
‑
250℃。
[0022]本专利技术提供了一种高倍率性能的梯度钠离子电池正极材料的制备方法，包括：
[0023]在铝箔上通过磁控溅射方法形成正极材料膜A，其中，正极材料膜A的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.7
Co
0.3
O2的混合物；
[0024]在正极材料膜A上通过磁控溅射方法形成正极材料膜B，其中，正极材料膜B的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.75
Co
0.25
O2的混合物；
[0025]在正极材料膜B上通过磁控溅射方法形成正极材料膜C，其中，正极材料膜C的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.8
Co
0.2
O2的混合物；
[0026]在正极材料膜C上通过磁控溅射方法形成正极材料膜D，其中，正极材料膜D的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.85
Co
0.15
O2的混合物。
[0027]在一优选的实施方式中，方法还包括：在正极材料膜D上通过磁控溅射方法形成正极材料膜E，其中，正极材料膜E的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.9
Co
0.1
O2的混合物。
[0028]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高倍率性能的梯度钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在铝箔上通过磁控溅射方法形成正极材料膜A，其中，正极材料膜A的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.75
Co
0.25
O2的混合物；在正极材料膜A上通过磁控溅射方法形成正极材料膜B，其中，正极材料膜B的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.8
Co
0.2
O2的混合物；在正极材料膜B上通过磁控溅射方法形成正极材料膜C，其中，正极材料膜C的化学组成为炭黑和Na
0.6
Mn
0.85
Co
0.15
O2的混合物。2.如权利要求1所述的制备方法，其中，正极材料膜A的厚度为50
‑
100微米。3.如权利要求2所述的制备方法，其中，正极材料膜B的厚度为150
‑
200微米，其中，所述正极材料膜B的厚度至少是正极材料膜A的厚度的2倍。4.如权利要求3所述的制备方法，其中，正极材料膜C的厚度为300
‑
400微米，其中，所述正极材料膜C的厚度至少是正极材料膜B的厚度的2倍。5.如权利要求4所述的制备方法，其中，在铝箔上通过磁控溅射方法形成正极材料膜A的具体工艺为：提供炭黑和Na
0.6
Mn
0.75
Co
0.25
O2的混合物靶材；使用炭黑和Na
0.6
Mn
0.75
Co
0.25
O2的混合物靶材，通过交流溅射法在铝箔上溅射正极材料膜A，其中，交流溅射的具体工艺为：溅射气氛为氩气气氛，氩气流量为30
‑
50sccm，溅射功率为200
‑
300W，溅射电压为100
‑
200V，基材温度为100
‑
200℃。6.如权利要求5所述的制备方法，其中，在正极材料膜A上通过磁控溅射方法形成正极材料膜B的具体工艺为：提供炭黑和Na
0.6
Mn
0.8
Co
0.2
O2的混合物靶材；使用炭黑和Na
0.6
Mn
0.8
Co
0.2
O2的混合物靶材，通过交流溅射法在正极材料膜A上溅射正极材料膜B，其中，交流溅射的具体工艺为：溅射气氛为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张渊君，
申请(专利权)人：河南固锂电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：