【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池电极材料制备领域，特别涉及一种过渡金属位多种阳离子共掺杂改性o3型层状钠离子电池正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、储能技术能够为智能电子产品、混合动力汽车、电网应用等提供动力，从许多方面改变了我们的生活方式，并为下一个物联网时代奠定了基础。由于锂离子电池具有高理论容量和良好的循环性能，它在我们的日常生活中被应用得最多。但目前，地壳中锂资源(20ppm)的稀缺性和不均匀的地理分布，导致锂的价格高昂，且较低的丰度也不利于可持续发展。除了锂离子电池，钠离子电池也显示出相对较高的容量，而钠的储量为2.09％，钠资源还可持续利用，因此钠的成本比锂低。与锂离子电池类似，钠离子电池(sib)也是由装在集流体上的阴极和阳极组成，电化学机制也是基于na+在阴极和阳极之间的穿梭。此外，金属铝可以作为na+离子电池的阳极集流体，这进一步降低了储能设备的成本。
2、钠离子电池正极材料主要包括层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物和金属有机材料。在这几种阴极材料中，层状氧化物因其高理论容量、易于合成和对环境无害而被广泛研究。与锂离子电池相比，钠离子电池在能量密度和扩散动力学方面表现较差，因为na的重量(li：6.9g mol-1，na：23g mol-1)、离子半径(li+：na+：)和标准电化学电位(li：-3.04v，na：-2.71v.vs.标准氢气电极)都相对高于li，这些内在因素使钠离子电池层状氧化物正极材料在应用方面有所限制，同时如何克服这些问题也极为重要。目前，主流的优化方法有元素掺杂法、表面包覆
技术实现思路
1、针对目前已有的o3型层状钠离子电池正极材料存在的缺陷，本专利技术的第一个目的在于提供了一种具有优异电化学性能的过渡金属位多种阳离子共掺杂的o3型钠离子电池层状正极材料namxni(1/3-x)nyfe(1/3-y)mn1/3o2(m＝zn、cu、mg等；n＝co、ce、ga、al、cr等；其中0≤x≤0.33，0≤y≤0.33)，旨在提升材料的电化学性能。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种重复性好、操作简单且成本低廉的方法制备所述过渡金属位多种阳离子共掺杂的o3型钠离子电池层状正极材料。本专利技术采用的球磨辅助固相法可以作为一种简便的制造方法来生产具有良好电化学性能的层状氧化物正极材料。
3、本专利技术的第三个目的在于采用在过渡金属位多种阳离子共掺杂的方法，通过利用cu离子替换部分ni离子，al离子取代部分fe离子来提高材料的稳定性，掺入的阳离子稳定了材料的结构，在循环的时候起到一定的支持作用，使得材料结构进一步稳定，从而提升该材料的电化学性能。
4、本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
5、掺杂o3-nani1/3fe1/3mn1/3o2层状钠离子电池正极材料，其特征在于对该材料进行改性研究，钠离子电池正极材料的化学式为nacuxni(1/3-x)alyfe(1/3-y)mn1/3o2，其中0.02≤x≤0.1，0.02≤y≤0.03。
6、以上所述的一种在过渡金属位进行多种阳离子共掺杂o3型钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)按照化学式namxni(1/3-x)nyfe(1/3-y)mn1/3o2中ni、fe、mn、m和n元素的摩尔比称取相应氧化物，放入球磨罐中进行球磨。
8、(2)添加15ml乙醇至球磨罐与前述氧化物混合。
9、(3)球磨时正转、反转交替转动，球磨过夜。
10、(4)将步骤三得到的液体放入烘箱中烘干，过筛，研磨均匀，压片，然后直接在空气氛围下烧结，自然冷却至室温，即得到目标产物。
11、进一步地，步骤一所述氧化物为氧化镍、三氧化二铁、二氧化锰；所述m和n对应的氧化物分别为氧化铜和三氧化二铝。
12、进一步地，步骤三中球磨的转速为1200r/min，正传20min后反转，交替循环；球磨珠与材料按照1∶1.5配比。
13、进一步地，步骤四所述压片的压力为12mpa。
14、进一步地，步骤四所述烧结是以5℃/min的升温速率升至900℃，保温12h。
15、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点与技术效果：
16、1.本专利技术提出的过渡金属位多种阳离子共掺杂的o3型钠离子电池正极材料namxni(1/3-x)nyfe(1/3-y)mn1/3o2，通过m离子和n离子的协同作用，替换该材料部分镍离子和铁离子，抑制多相转变，稳定晶体结构，提高了该材料的电化学性能。
17、2.本专利技术提出的制备m、n离子共掺杂的o3型钠离子电池正极材料的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.多种阳离子对过渡金属位共掺杂，改性O3型层状钠离子电池正极材料，其特征在于在过渡金属位进行多种阳离子的共掺杂改性，钠离子电池正极材料的化学式为NaMxNi(1/3-x)NyFe(1/3-y)Mn1/3O2，(其中，M＝Zn、Cu、Mg等：N＝Co、Ce、Ga、Al、Cr等；0≤x≤0.33，0≤y≤0.33)。
2.一种权利要求1所述的多种阳离子对过渡金属位共掺杂，改性O3型层状钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的多种阳离子对过渡金属位共掺杂，改性O3型层状钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述氧化物粒径小，球磨珠与材料的比按照1∶1.5配比。
4.根据权利要求2所述的多种阳离子对过渡金属位共掺杂，改性O3型层状钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤三中球磨机的转速为1200r/min，正传20min后反转，交替循环。
5.根据权利要求2所述的多种阳离子对过渡金属位共掺杂，改性O3型层状钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤四所述烧结是以5℃/min的升温速
...【技术特征摘要】
1.多种阳离子对过渡金属位共掺杂，改性o3型层状钠离子电池正极材料，其特征在于在过渡金属位进行多种阳离子的共掺杂改性，钠离子电池正极材料的化学式为namxni(1/3-x)nyfe(1/3-y)mn1/3o2，(其中，m＝zn、cu、mg等：n＝co、ce、ga、al、cr等；0≤x≤0.33，0≤y≤0.33)。
2.一种权利要求1所述的多种阳离子对过渡金属位共掺杂，改性o3型层状钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的多种阳离子对过渡金属位共掺杂，改性o3型层状钠离子电池正极材料的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡章贵，华芳，龙震，洪宁云，韩华玮，郭世宏，斯庆苏都，焦韩，曹轶，娄晓航，童丽平，姜修宝，马晓茹，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
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