【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及正极材料制备，具体为一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法。
技术介绍
1、钠离子电池是一种依靠钠离子在正负极间移动完成充放电工作的二次电池，其工作原理与已被广泛使用的锂离子电池相似，钠离子电池的正极通常使用钒酸盐材料，而负极则采用碳材料或锡氧化物，当充电时，钠离子从正极向负极迁移，并在负极嵌入碳或锡氧化物中，放电时，钠离子从负极释放，并返回到正极，同时释放储存的能量，与锂离子电池相比，钠离子电池具有的优势有：(1)钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半；(2)由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20％左右)降低成本；(3)钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8％左右，降低重量10％左右；(4)由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏，钠离子电池能量密度大于100wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。
2、随着新能源汽车、智能电网等行业的快速发展，对高性能、长寿命、低成本的储能设备需求日益增长，钠离子电池作为一种新兴的储能技术，因其资源丰富、成本低廉等优点，受到广泛关注，然而，传统的钠离子电池正极材料在高温、高倍率等恶劣工况下性能衰减严重，制约了其商业化应用，传统改性方法虽能在一定程度上提高性能，但效果有限，因此，开发一种能够显著提高钠离子电池正极材料性能的改性工艺方法显得尤为重要。
技术
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，解决了上述
技术介绍
中所提到的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，具体包括以下步骤：
3、s1、原料选择与处理：选择具有高能量密度、良好稳定性的钠离子电池正极材料作为基体材料，对基体材料进行粉碎和筛分处理，粉碎采用球磨机进行粉碎，球磨转速为200～500r/min，球磨时间为3～10小时，以获得粒径分布均匀、颗粒细小的基体材料，然后对获得的基体材料进行筛分处理；
4、s2、非活性阳离子引入：通过化学掺杂的方法，向基体材料中引入一种或多种非活性阳离子，非活性阳离子与基体材料的比例为0.3:1，将掺杂源与基体材料混合，采用机械搅拌的方法，确保掺杂源与基体材料均匀混合，在150℃-200℃的高温下进行掺杂反应，使掺杂元素能够均匀进入基体材料的晶体结构中，掺杂反应完成后，进行冷却处理，使材料恢复到室温状态；
5、s3、化学计量比例调控：精确调控引入的非活性阳离子与原始材料中活性阳离子的化学计量比例；
6、s4、表面包覆：在基体材料表面包覆一层具有特定功能的材料——有机氟聚物，改善材料的界面性能，提高材料的稳定性和电化学性能；
7、s5、热处理：对掺杂改性和表面包覆后的材料进行热处理，以去除材料中的残余水分、有机溶剂等杂质，并促使材料中的离子或基团结构更加稳定；
8、s6、性能评估与优化：对制备得到的正极材料进行电化学性能测试，包括循环性能、倍率性能、能量密度等，根据测试结果，进一步优化非活性阳离子的种类和化学计量比例，以达到最佳性能。
9、优选的，所述s1中，钠离子电池正极材料为聚阴离子型化合物。
10、优选的，所述s2中，非活性阳离子选用mg、al、zr中的一种或两种，非活性阳离子在充放电过程中不参与电化学反应，但能够影响材料的结构和性能，搅拌转速为100～1000rpm。
11、优选的，所述s3具体包括以下步骤：(1)明确目标性能：首先，明确希望通过调控非活性阳离子化学计量比例来提升的正极材料性能，例如循环稳定性、倍率性能或能量密度等；(2)选择合适的非活性阳离子：根据目标性能，选择一种或多种合适的非活性阳离子进行掺杂，常见的非活性阳离子有mg、al、zr等，它们能影响材料的晶体结构和电化学性能；(3)计算并确定化学计量比例：根据理论计算、实验数据或前期研究，确定非活性阳离子与原始材料中活性阳离子的最佳化学计量比例，例如，若以提升循环稳定性为目标，可选择mg离子，并设定其与活性阳离子的比例为1:10至1:5之间；(4)精确掺杂：在掺杂过程中，需要严格控制掺杂条件，如温度、时间、气氛等，以确保非活性阳离子能够按照预定的化学计量比例均匀地分布在正极材料中，可以采用固相反应法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等多种方法进行掺杂。具体方法的选择取决于材料的特性和掺杂条件，在掺杂过程中，应定期取样分析，通过x射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散x射线光谱等技术手段，监测非活性阳离子的实际掺杂量和分布情况，以确保其符合预定的化学计量比例；(5)验证与优化：掺杂完成后，对改性后的正极材料进行详细的性能测试，包括循环性能、倍率性能、能量密度等，如果测试结果未达到预期目标，需要根据测试结果分析原因，并调整非活性阳离子的种类和化学计量比例，然后重复步骤三至五的操作，直至获得满足要求的性能为止；(6)记录与优化结果：将每一次调控的结果进行详细记录，包括非活性阳离子的种类、化学计量比例、掺杂条件以及最终的性能测试结果，通过对比不同条件下的性能数据，总结出最佳的调控方案，为后续的生产和应用提供参考。
12、优选的，所述s4中，含氟聚合物还可作为粘结剂，在电芯匀浆制程阶段起到粘结作用，提高电芯的制备工艺性能，具体包括以下步骤：将包覆材料分散在适当的溶剂中，形成均匀的包覆液；将基体材料均匀分散在包覆液中，使包覆材料能够均匀附着在基体材料表面；控制包覆过程中的温度、时间等参数，确保包覆层能够均匀、致密地覆盖在基体材料表面；包覆完成后，进行干燥处理，去除溶剂和多余的水分。
13、优选的，所述s5中，将包覆后的材料放入热处理设备→热处理(干燥、预热、烧结、退火等阶段)→自然冷却至室温。
14、有益效果
15、本专利技术提供了一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该钠离子电池正极材料的改性工艺方法，通过调控非活性阳离子的化学计量比例，设计熵调控方案，热力学高熵效应和动力学迟滞扩散效应使高熵材料在恶劣的工况下也能保持稳定的结构，抑制体积膨胀，提高了钠离子电池材料的循环性能，精确调控非活性阳离子的化学计量比例，能够显著提升钠离子电池正极材料的循环性能、倍率性能和能量密度，这种方法简单易行，适用于大规模生产，为钠离子电池的商业化应用提供了有力支持，利用高熵效应提高材料的结构稳定性，抑制体积膨胀；通过调控非活性阳离子的化学计量比例，优化材料的电化学性能；提高钠离子电池的循环性能、倍率性能和高温性能，通过掺杂改性和表面包覆等工艺方法，有效改善了钠离子电池正极材料的结构和性能，提高了材料的能量密度、循环稳定性和倍率能力，通过掺杂改性和表面包覆等手段，有效改善了钠离子电池正极材料的结构和性能，掺杂改性通过引入少量其他离子或基团结构，改善了材料的循环稳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：所述S1中，钠离子电池正极材料为聚阴离子型化合物。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：所述S2中，非活性阳离子选用Mg、Al、Zr中的一种或两种，非活性阳离子在充放电过程中不参与电化学反应，但能够影响材料的结构和性能，搅拌转速为100～1000rpm。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：所述S3具体包括以下步骤：(1)明确目标性能：首先，明确希望通过调控非活性阳离子化学计量比例来提升的正极材料性能，例如循环稳定性、倍率性能或能量密度等；(2)选择合适的非活性阳离子：根据目标性能，选择一种或多种合适的非活性阳离子进行掺杂，常见的非活性阳离子有Mg、Al、Zr等，它们能影响材料的晶体结构和电化学性能；(3)计算并确定化学计量比例：根据理论计算、实验数据或前期研究，确定非活性阳离子与原始材料中活性阳离子的最佳化学计量比例，例如
5.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：所述S4中，含氟聚合物还可作为粘结剂，在电芯匀浆制程阶段起到粘结作用，提高电芯的制备工艺性能，具体包括以下步骤：将包覆材料分散在适当的溶剂中，形成均匀的包覆液；将基体材料均匀分散在包覆液中，使包覆材料能够均匀附着在基体材料表面；控制包覆过程中的温度、时间等参数，确保包覆层能够均匀、致密地覆盖在基体材料表面；包覆完成后，进行干燥处理，去除溶剂和多余的水分。
6.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：所述S5中，将包覆后的材料放入热处理设备→热处理(干燥、预热、烧结、退火等阶段)→自然冷却至室温。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：所述s1中，钠离子电池正极材料为聚阴离子型化合物。
3.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：所述s2中，非活性阳离子选用mg、al、zr中的一种或两种，非活性阳离子在充放电过程中不参与电化学反应，但能够影响材料的结构和性能，搅拌转速为100～1000rpm。
4.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料的改性工艺方法，其特征在于：所述s3具体包括以下步骤：(1)明确目标性能：首先，明确希望通过调控非活性阳离子化学计量比例来提升的正极材料性能，例如循环稳定性、倍率性能或能量密度等；(2)选择合适的非活性阳离子：根据目标性能，选择一种或多种合适的非活性阳离子进行掺杂，常见的非活性阳离子有mg、al、zr等，它们能影响材料的晶体结构和电化学性能；(3)计算并确定化学计量比例：根据理论计算、实验数据或前期研究，确定非活性阳离子与原始材料中活性阳离子的最佳化学计量比例，例如，若以提升循环稳定性为目标，可选择mg离子，并设定其与活性阳离子的比例为1:10至1:5之间；(4)精确掺杂：在掺杂过程中，需要严格控制掺杂条件，如温度、时间、气氛等，以确保非活性阳离子能够按照预定的化学计量比例均匀地分布在正极材料中，可以采用固相反应法、溶胶-凝胶法、共沉淀法等多种方法进行掺杂。...
【专利技术属性】
技术研发人员：石亚茹，姚宽科，曲方圆，
申请(专利权)人：中科融能盐城科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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