【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池正极材料领域，具体涉及钠离子电池层状氧化物正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、电化学储能作为一种具备较高能量转换效率的技术，引起了广泛的关注，随着锂资源稀缺、分布不均、开发利用困难等问题逐渐暴露，使得资源分布广的钠离子电池重新引起关注，寻找低成本的替代成为人们关注的焦点，钠离子电池因其与锂离子电池相似的性能并且在地壳中拥有丰富的钠资源，可以大大降低成本，而被认为是一种具有竞争力的替代者。
2、正极材料被认为是开发高性能钠离子电池的关键，层状氧化物正极材料因其高电压、高容量等优点而备受关注，但在循环过程中易发生相变和裂纹，导致电池性能显著下降。因此，开发一种钠离子电池层状氧化物正极材料及其制备方法对于提高层状氧化物正极材料的循环稳定性具有重要意义。
技术实现思路
1、为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供钠离子电池层状氧化物正极材料及其制备方法，解决了现有的钠离子电池层状氧化物正极材料在循环过程中易发生相变和裂纹，导致电池性能显著下降的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一：将三聚氯氰、2-溴-4-三氟甲基苯酚、无水碳酸钾、丙酮以及甲苯加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为25-30℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应20-30min，之后升温至120
5、步骤二：将中间产物一、咔唑、无水碳酸钾以及n，n-二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为25-30℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应20-30min，之后加入碘化亚铜、1，10-菲罗啉并升温至140-150℃的条件下继续搅拌反应20-30h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后加入至冰水中，之后真空抽滤，将滤饼加入至二氯甲烷中，之后用蒸馏水洗涤2-3次，之后用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间产物二；
6、步骤三：将复合层状氧化物、无水三氯化铁以及三氯甲烷加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为20-25℃，搅拌速率为300-400r/min的条件下搅拌反应20-30min，之后边搅拌边逐滴加入中间产物二的三氯甲烷溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后升温至40-50℃的条件下继续搅拌反应20-30h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后加入至无水甲醇中，之后真空抽滤，将滤饼依次用盐酸溶液、蒸馏水洗涤3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为80-85℃的条件下干燥4-6h，得到钠离子电池层状氧化物正极材料。
7、作为本专利技术进一步的方案：步骤一中的所述三聚氯氰、2-溴-4-三氟甲基苯酚、无水碳酸钾、丙酮以及甲苯的用量比为10mmol：30mmol：35-40mmol：40-50ml：15-25ml。
8、作为本专利技术进一步的方案：步骤二中的所述中间产物一、咔唑、无水碳酸钾、n，n-二甲基甲酰胺、碘化亚铜以及1，10-菲罗啉的用量比为10mmol：35-45mmol：50-55mmol：60-80ml：1.8-2.4g：0.33-0.39g。
9、作为本专利技术进一步的方案：步骤三中的所述复合层状氧化物、无水三氯化铁、三氯甲烷以及中间产物二的三氯甲烷溶液的用量比为1g：0.5-0.6g：20-25ml：10-12ml。
10、作为本专利技术进一步的方案：步骤三中的所述中间产物二的三氯甲烷溶液为中间产物二按照0.2-0.3g：10ml溶解于三氯甲烷所形成的溶液。
11、作为本专利技术进一步的方案：步骤三中的所述盐酸溶液的质量分数为10-12%。
12、作为本专利技术进一步的方案：步骤三中的所述复合层状氧化物的化学式的通式为：nawnixfeymn1-x-ymzo2；
13、其中，m为ti、cr、al、co、mg、zn、zr、nb、cu；
14、其中，w、x、y以及z满足0.5≤w≤2，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤0.1。
15、作为本专利技术进一步的方案：所述复合层状氧化物呈颗粒状，粒径为5-15μm。
16、作为本专利技术进一步的方案：所述复合层状氧化物由以下步骤制备得到：
17、步骤a1：将钠盐、前驱体和金属氧化物加入高混机中，在搅拌速率为800-1000r/min的条件下搅拌混合0.5-2h，混合均匀后放入匣钵中进行切块，切成3cm×3cm×5cm，切块缝隙为5mm，得到混合料块；
18、步骤a2：将混合料块放置于箱式炉内，在空气气氛下，在升温速率为5-10℃/min的条件下升温至700-1000℃，之后煅烧10-15h，之后随炉冷却至室温，之后粉碎过300目筛网，得到复合层状氧化物。
19、作为本专利技术进一步的方案：步骤a1中的所述钠盐为碳酸钠、醋酸钠中的至少一种。
20、作为本专利技术进一步的方案：步骤a1中的所述前驱体为硫酸镍、硫酸亚铁以及硫酸锰的混合物。
21、作为本专利技术进一步的方案：步骤a1中的所述金属氧化物为tio2、cr2o3、al2o3、coo、mg(oh)2、zno、zro2、nb2o5以及cuo中的至少一种。
22、作为本专利技术进一步的方案：钠离子电池层状氧化物正极材料，所述钠离子电池层状氧化物正极材料根据所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法制备得到。
23、本专利技术的有益效果：
24、本专利技术的钠离子电池层状氧化物正极材料及其制备方法，通过将钠盐、前驱体和金属氧化物加入高混机中混合均匀，之后切块、煅烧，得到复合层状氧化物，之后利用三聚氯氰、2-溴-4-三氟甲基苯酚反应，三聚氯氰上的氯原子和2-溴-4-三氟甲基苯酚上的羟基发生反应，形成大量苯环、溴原子以及三氟甲基的超支化骨架，得到中间产物一，之后利用中间产物一、咔唑反应，中间产物一上的溴原子和咔唑上的仲胺基发生反应，引入大量的咔唑环，得到中间产物二，最后以中间产物二作为聚合单体，在复合层状氧化物的表面进行聚合，形成聚咔唑将复合层状氧化物进行包覆，得到钠离子电池层状氧化物正极材料；
25、本专利技术的复合层状氧化物由两种以上金属离子组成，电化学性能优良，在高温下前驱体物质相互扩散，使微观离散颗粒逐渐形成连续的固态层状结构，从而得到稳定的含钠三斜晶系层状氧化物材料，从而使的材料在电化学过程中具有更小的体积变化，赋予正极材料具有超长的循环稳定寿命，从而改善电池性能，之后在复合层状氧化物本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一中的所述三聚氯氰、2-溴-4-三氟甲基苯酚、无水碳酸钾、丙酮以及甲苯的用量比为10mmol：30mmol：35-40mmol：40-50mL：15-25mL。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤二中的所述中间产物一、咔唑、无水碳酸钾、N，N-二甲基甲酰胺、碘化亚铜以及1，10-菲罗啉的用量比为10mmol：35-45mmol：50-55mmol：60-80mL：1.8-2.4g：0.33-0.39g。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中的所述复合层状氧化物、无水三氯化铁、三氯甲烷以及中间产物二的三氯甲烷溶液的用量比为1g：0.5-0.6g：20-25mL：10-12mL。
5.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中的所述中间产物二的三氯甲烷溶液为
6.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中的所述复合层状氧化物的化学式的通式为：NawNixFeyMn1-x-yMzO2；
7.根据权利要求6所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合层状氧化物呈颗粒状，粒径为5-15μm。
8.根据权利要求6所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，所述复合层状氧化物由以下步骤制备得到：
9.根据权利要求8所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤A1中的所述钠盐为碳酸钠、醋酸钠中的至少一种；所述前驱体为硫酸镍、硫酸亚铁以及硫酸锰的混合物；所述金属氧化物为TiO2、Cr2O3、Al2O3、CoO、Mg(OH)2、ZnO、ZrO2、Nb2O5以及CuO中的至少一种。
10.钠离子电池层状氧化物正极材料，其特征在于，所述钠离子电池层状氧化物正极材料根据权利要求1-9任意一项所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤一中的所述三聚氯氰、2-溴-4-三氟甲基苯酚、无水碳酸钾、丙酮以及甲苯的用量比为10mmol：30mmol：35-40mmol：40-50ml：15-25ml。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤二中的所述中间产物一、咔唑、无水碳酸钾、n，n-二甲基甲酰胺、碘化亚铜以及1，10-菲罗啉的用量比为10mmol：35-45mmol：50-55mmol：60-80ml：1.8-2.4g：0.33-0.39g。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中的所述复合层状氧化物、无水三氯化铁、三氯甲烷以及中间产物二的三氯甲烷溶液的用量比为1g：0.5-0.6g：20-25ml：10-12ml。
5.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中的所述中间产物二的三氯甲烷溶液为中间...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔浩权，刘旭光，杨立国，李浩，杜习科，郭静雯，
申请(专利权)人：河南湛拓新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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