【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，尤其是涉及一种对钠离子电池层状氧化物正极材料实施液相包覆高熵氧化物的超薄层的方法。
技术介绍
1、钠离子电池因钠资源丰富、成本低廉，有望在规模储能领域取代锂离子电池。由于负极材料的比容量较高，导致正极材料决定了电池的能量密度。在脱嵌钠过程中正极材料的结构稳定性，也对电池的循环和倍率性能产生重要影响。目前，层状氧化物正极材料种类繁多，如p2相、p3相、o2相、o3相、混相结构等。但是目前这些材料普遍存在循环性能差，大电流下放电容量较低的问题。
2、为解决上述问题，目前比较经常采用的手段是固相混合包覆，然而，固相混合会导致材料混合不均匀，且材料长时间曝露在空气中也会破坏导致钠的不可逆析出；在固相包覆中多采用的纳米氧化物，价格高昂且用量大，显著增加了材料生产成本，不利于商业化生产。液相包覆能够实现均匀包覆且金属盐价格低廉。钠离子正极材料在纯水中材料的钠源析出严重，适当的添加增稠剂和有机溶剂可以减少材料中钠的析出。将水洗和包覆同时进行，还可以大规模降低成本。在液相洗涤中铝(al)元素可以起到缓冲的作用，铜(cu)元素在二次烧结起到加快元素融合的作用，钴(co)和镧(la)在表层形成保护壳，降低材料与电解液的副反应。
3、为了提升钠离子层状氧化物正极材料的电化学性能和降低生产成本，特提出此专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种钠离子电池层状氧化物正极材料的液相洗涤包覆方法，通过液相洗涤包覆既可以降低残碱，也可以实现高熵氧化
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：被包覆材料为钠离子层状氧化物正极材料，包覆材料为含co、cu、la、al，同时可以选择含nb、zn、ce、y、mg金属元素中的一种或几种盐；包覆含金属盐的总质量与正极质量之比为1:1000～1:500。
3、所述钠离子层状氧化物正极材料的液相洗涤包覆方法包括以下步骤：
4、(1)将一定量的金属盐共同溶解在液相混合溶剂中得到金属盐溶液；
5、(2)将增稠剂加入步骤(1)中所得的盐溶液中，充分搅拌,溶解；
6、(3)将一定量的材料加入步骤(2)中，在低温下搅拌一定时间，得到黑色悬浊液。经抽滤、洗涤、真空干燥，得到包覆后的材料；
7、(4)将一定量的包覆材料在除湿含氧混合气体中，在一定温度下，热处理一定时间，得到改性材料；
8、进一步，步骤(1)中,所述金属盐可以为硫酸盐、硝酸盐、氯化盐、乙酸盐中的一种或几种混合；
9、进一步，步骤(1)中，所述混合溶剂为纯水、乙醇、甲醇、乙二醇中的一种或几种混合；
10、进一步，步骤(1)中，所述混合溶剂中纯水的质量分数在60％以上；
11、进一步，步骤(1)中，所述混合溶剂与正极材料的质量比为4:5～6:5；
12、进一步，步骤(2)中，所述增稠剂的量为正极质量的0.5％～2％；
13、进一步，步骤(2)中，所述增稠剂的量增稠剂可以为葡萄糖、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素的一种或几种混合；
14、进一步，步骤(3)中，所述搅拌一定时间在1～10min；
15、进一步，步骤(3)中，所述低温温度为0～10℃，真空干燥温度为60～80℃，干燥时间为4～8h；
16、进一步，步骤(4)中，抽滤方式包括减压抽滤、高速离心、板框压滤等多种固液分离方法；
17、进一步，步骤(4)中，所述热处理反应时间为0.5～3h；
18、进一步，步骤(4)中，所述除湿含氧混合气体为除湿空气、含有氧气20～30％的氧气-氮气混合气、含有氧气20～30％的氧气-氩气气混合气中的一种或几种混合；
19、进一步，步骤(4)中，所述热处理温度为300～700℃。
20、本专利技术的有益效果：通过在液相洗涤降低残碱同时包覆钠离子层状氧化物正极材料，增加了材料的包覆性能。该方案操作简便，易于重复，有助于实现大规模推广应用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种对钠离子电池层状氧化物正极材料实施液相包覆高熵氧化物的超薄层的方法，其特征在于，将层状氧化物钠离子电池正极材料在低温液相洗涤过程中利用残碱与金属阳离子反应，包覆一层金属氢氧化物，抽滤，真空烘干，在除湿含氧混合气体下以不高于700℃的热处理转变成一层高熵氧化物薄层处理形成一层高熵氧化物保护层；所述液相溶剂为添加增稠剂的纯水或与纯水互溶有机溶剂的液相溶液；其中所述包覆材料为含钴(Co)、铜(Cu)、镧(La)、铝(Al)不同金属元素的盐，同时选择含铌(Nb)、锌(Zn)、铈(Ce)、钇(Y)、镁(Mg)金属元素中的一种或几种盐；
2.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述液相溶剂为纯水、超纯水，或与乙醇、甲醇、乙二醇中的一种或几种混合溶剂，纯水所占的体积分数为60％～100％；液相溶剂与正极材料的质量比为4:5～6:5。
3.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，在冰水浴0～10℃下，洗涤时间为1～10min。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料的包覆材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为5～50nm，属于纳米级的
5.根据权利要求1所述的增稠剂可以为葡萄糖、柠檬酸、柠檬酸钠、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素的一种或多种混合；增稠剂用量为正极材料质量的0.5～2％。
6.根据权利要求1中金属元素所对应的盐可以为草酸盐、硫酸盐、碳酸盐等一种或几种混合；包覆含金属盐的质量与材料质量之比为1：1000～2：500。
7.根据权利要求1中抽滤方式包括减压抽滤、高速离心、板框压滤等多种固液分离方法。
8.根据权利要求1所述的热处理包覆后材料烧结的温度为300～700℃，烧结时间为0.5～3h。
...【技术特征摘要】
1.一种对钠离子电池层状氧化物正极材料实施液相包覆高熵氧化物的超薄层的方法，其特征在于，将层状氧化物钠离子电池正极材料在低温液相洗涤过程中利用残碱与金属阳离子反应，包覆一层金属氢氧化物，抽滤，真空烘干，在除湿含氧混合气体下以不高于700℃的热处理转变成一层高熵氧化物薄层处理形成一层高熵氧化物保护层；所述液相溶剂为添加增稠剂的纯水或与纯水互溶有机溶剂的液相溶液；其中所述包覆材料为含钴(co)、铜(cu)、镧(la)、铝(al)不同金属元素的盐，同时选择含铌(nb)、锌(zn)、铈(ce)、钇(y)、镁(mg)金属元素中的一种或几种盐；
2.根据权利要求1所述的表面改性方法，其特征在于，所述液相溶剂为纯水、超纯水，或与乙醇、甲醇、乙二醇中的一种或几种混合溶剂，纯水所占的体积分数为60％～100％；液相溶剂与正极材料的质量比为4:5～6:5。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨立山，贡浩天，甘柏瑶，黎鑫康，李扬帆，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。