一种多层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多层钠离子电池正极材料的制备方法，包括：制备Na(Li

【技术实现步骤摘要】
一种多层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
，特别是关于一种多层钠离子电池正极材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]钠离子电池是一种重要的动力电池。针对钠离子电池的研究主要集中在正极材料研制、负极材料研制、电解液研制、外围外壳结构以及电池充放电策略等方面。
[0003]现有技术CN108933243B提出了一种易于制备的钠离子电池正极材料，该材料的制备方法主要包括：将可溶性钠盐、锂盐、锆盐和M盐加入到去离子水中，搅拌溶解得到混合盐溶液；向混合盐溶液中加入丙烯酸后搅匀，再加入硝酸调节pH值为0.5
‑
4，得到前驱体溶液；将前驱体溶液干燥，研磨，预烧结，再高温烧结，得到所述高比容量钠离子电池正极材料。但是需要注意的是，该方法制备得到的氧化物只是电池正极的工质材料，为了制造真正的电池结构，还需要将该氧化物材料与导电材料、粘结剂混合得到浆料，并将浆料涂覆于铝箔上，随后才能够制造可供使用的电池。这种电池制造工艺也是当前大多数电池正极所采用的制造工艺。专利技术人发现，这类工艺存在的问题主要集中在以下几个方面：一个问题是粘结剂是制造电池方法中必不可少的辅料(因为这类方法需要粘结剂将氧化物粘结到铝箔上)，但是粘结剂本身只不过是高分子物质，其对于电池正极电性能的提升没有任何益处，在电池正极中添加这类辅料必然导致电池正极比容量降低；第二个问题是，通过涂覆法将浆料涂覆在铝箔上将导致材料表面凸凹不平，正极材料凹凸不平导致凹凸部分或者附近存在电流集中和涡流，这将影响电池的整体电性能的稳定，尤其在多次充放电之后，这些表面凹凸位置容易出现失效部位，此外，依靠涂覆方法制备的正极材料的内部也存在极大的不均匀性；第三个问题是，涂覆工艺制造电池正极无法实现多层正极材料的整合和结合，就目前技术发展状况而言，尚未有任何研究人员提出能够在所有方面超越其它材料的正极材料，具体而言，某些正极材料性能较好，但是成本极高，有些正极材料性能一般，但是成本较低，某些正极材料虽然初始比容量较高，但是循环特性较差等等，制作一种多层的正极材料，充分发挥所有材料的优缺点是一个非常行之有效的研究方向，但是当前工艺不允许制作多层复合正极材料(或者说即便制成多层材料，其技术效果也难以保证)；第四个问题是，这类纯化学的制备方法容易造成水体污染，不符合国家当前政策导向。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种多层钠离子电池正极材料及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种多层钠离子电池正极材料的制备方法，包括：
[0006]制备Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2以及乙炔黑的混合靶材A，其中，x＝0.3
‑
0.4；
[0007]制备Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2以及乙炔黑的混合靶材B，其中，x＝0.25
‑
0.3；
[0008]制备Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ti
x
)O2以及乙炔黑的混合靶材C，其中，x＝0.4
‑
0.45；
[0009]使用混合靶材A在铝箔上磁控溅射正极膜层A，随后使用混合靶材B在正极膜层A上
磁控溅射正极膜层B，随后使用混合靶材C在正极膜层B上磁控溅射正极膜层C。
[0010]在一优选的实施方式中，混合靶材A通过以下方法制备：
[0011]提供Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，随后混合Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，其中，Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2粉末的重量百分数为85
‑
95wt％；
[0012]将混合均匀的Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末通过冷压和热压压制成混合靶材A；
[0013]其中，混合靶材B通过以下方法制备：
[0014]提供Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，随后混合Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，其中，Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2粉末的重量百分数为85
‑
95wt％；
[0015]将混合均匀的Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末通过冷压和热压压制成混合靶材B；
[0016]其中，混合靶材C通过以下方法制备：
[0017]提供Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ti
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，随后混合Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ti
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，其中，Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ti
x
)O2粉末的重量百分数为85
‑
95wt％；
[0018]将混合均匀的Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ti
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末通过冷压和热压压制成混合靶材C。
[0019]在一优选的实施方式中，正极膜层A的厚度为100
‑
200微米。
[0020]在一优选的实施方式中，正极膜层B的厚度为200
‑
400微米，并且其中，正极膜层B的厚度至少是正极膜层A的厚度的2倍。
[0021]在一优选的实施方式中，正极膜层C的厚度为200
‑
400微米，并且其中，正极膜层C的厚度至少是正极膜层A的厚度的2倍。
[0022]在一优选的实施方式中，使用混合靶材A在铝箔上磁控溅射正极膜层A的具体工艺为：
[0023]使用交流溅射工艺在铝箔上磁控溅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：制备Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2以及乙炔黑的混合靶材A，其中，x＝0.3
‑
0.4；制备Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2以及乙炔黑的混合靶材B，其中，x＝0.25
‑
0.3；制备Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ti
x
)O2以及乙炔黑的混合靶材C，其中，x＝0.4
‑
0.45；使用混合靶材A在铝箔上磁控溅射正极膜层A，随后使用混合靶材B在正极膜层A上磁控溅射正极膜层B，随后使用混合靶材C在正极膜层B上磁控溅射正极膜层C。2.如权利要求1所述的多层钠离子电池正极材料的制备方法，其中，所述混合靶材A通过以下方法制备：提供Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，随后混合Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，其中，所述Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2粉末的重量百分数为85
‑
95wt％；将混合均匀的Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Ge
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末通过冷压和热压压制成混合靶材A；其中，所述混合靶材B通过以下方法制备：提供Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，随后混合Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末，其中，所述Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2粉末的重量百分数为85
‑
95wt％；将混合均匀的Na(Li
0.33
Zr
0.67
‑
x
Si
x
)O2粉末以及乙炔黑粉末通过冷压和热压压制成混合靶材B；其中，所述混合靶材C通过以下方法...

【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：