System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种层状氧化物材料、制备方法以及钠离子电池正极材料用途技术_技高网
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一种层状氧化物材料、制备方法以及钠离子电池正极材料用途技术

技术编号:44009694 阅读:2 留言:0更新日期:2025-01-15 00:56
本发明专利技术涉及一种层状氧化物材料、制备方法以及锂离子电池正极材料,本发明专利技术将钴引入到Nax[Li<subgt;y</subgt;Mn<subgt;1‑y</subgt;]O<subgt;2</subgt;体系中,引入的钴可以增强TM‑O共价键并减小带隙,从而确保TMO6板中电子的快速传输,以及充放电过程中晶格‑氧中电子空穴的可逆产生和消亡。NLMCO中带有电子空穴的氧化晶格氧得到了有效稳定,并且没有氧检测到分子释放,同时NLMO在高晶格氧激活状态下出现氧分子释放,导致NLMCO比NLMO具有更高的晶格氧可逆性。NLMCO表现出比NLMO更好的结构稳定性,特别是在晶格氧氧化阶段,NLMCO的电子结构和晶体结构调制确保了高晶格氧活性下优异的氧化还原可逆性,从而产生超高的能量密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种层状氧化物材料、制备方法以及钠离子电池正极材料用途,属于钠离子电池。


技术介绍

1、在层状钠离子电池(sib)正极中引入li+并伴随na-o-li组态是一种可行的触发晶格氧氧化还原活性的方法。就像富锂材料中的li-o-li组态一样,由于非键氧2p轨道,na-o-li组态也可以表现出晶格-氧氧化还原活性。例如,komaba等人报道的na5/6[li1/4mn3/4]o2提供了在1.5-4.4v的200mahg-1可逆比容量,之后,其他nax[liymn1-y]o2(0<x≤1,0<y≤1/3,例如na0.6[li0.2mn0.8]o2,na0.72[li0.24mn0.76]o2还探索了具有不同晶体结构的na[li1/3mn2/3]o2)层状氧化物,通过晶格氧氧化还原表现出高容量。但是,应该指出的是,晶格氧也会显示出高容量。被氧化成不需要的高价态并与电解质反应或从晶格中释放,导致随后的结构重排甚至结构失效。由于能量密度是由氧化晶格氧在晶格氧化过程中的还原过程决定的,充电过程中是放电过程而不是晶格氧氧化过程,高晶格氧活性并不总是意味着高容量或能量。一般来说,虽然激活晶格氧氧化还原对于使层状正极突破容量极限至关重要,但不可逆的氧化还原和晶格氧的损失以及结构重排和失效仍然是需要解决的主要障碍。


技术实现思路

1、本专利技术提供了一种层状氧化物材料nlmco,其解决了现有的na0.75[li0.25mn0.75]o2(nlmo)充电和放电时不可逆的氧化还原和晶格氧的损失以及结构重排,以及表现出的较差的可逆性的问题。

2、技术方案是:

3、一种层状氧化物材料,其具有如下的化学通式:na0.7[li0.1+xmn0.6+yco0.05+z]o2-δ(nlmco);0≤x≤0.2,0≤y≤0.2,0≤z≤0.1;δ是氧空位含量。

4、所述的层状氧化物材料具有如下的化学通式:na0.7[li0.2mn0.7co0.1]o2-δ。

5、上述的层状氧化物材料的制备方法,是通过固相法制备得到。

6、所述的固相法中,包括如下步骤:采用原料na2co3、li2co3、mno2和co2o3,按照化学计量比,混合均匀,球磨处理后,在含氧气氛中750-850℃下煅烧5-20小时。

7、球磨条件是100-500rpm下1-10h。

8、化学计量比在确定时,使na2co3过量5%。

9、一种钠离子电池正极,包含有上述的层状氧化物材料。

10、co在用于抑制na0.7[li0.1+xmn0.6+yco0.05+z]o2-δ(nlmco)材料在钠离子电池放充电循环中不可逆相变、不可逆晶格氧氧化、增强氧化物中过渡金属-氧(tm-o)之间的共价键、抑制氧分子的释放中的用途;0≤x≤0.2,0≤y≤0.2,0≤z≤0.1;δ是氧空位含量。

11、一种抑制钠离子电池正极材料在钠离子电池放充电循环中不可逆相变、抑制不可逆晶格氧氧化、增强氧化物中过渡金属-氧(tm-o)之间的共价键、抑制氧分子的释放的方法,包括如下步骤:制备具有化学通式na0.7[li0.1+xmn0.6+yco0.05+z]o2-δ的氧化物材料;0≤x≤0.2,0≤y≤0.2,0≤z≤0.1;δ是氧空位含量。

12、本专利技术成功地将钴引入到nax[liymn1-y]o2体系中,开发出具有晶格氧活性和可逆性平衡的na0.7[li0.2mn0.7co0.1]o2(nlmco)达到729.7whkg-1的超高能量密度,显着超过最先进的na0.75[li0.25mn0.75]o2(nlmo,638.4whkg-1)。

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【技术保护点】

1.一种层状氧化物材料,其特征在于,其具有如下的化学通式:Na0.7[Li0.1+xMn0.6+yCo0.05+z]O2-δ(NLMCO);0≤x≤0.2,0≤y≤0.2,0≤z≤0.1;δ是氧空位含量。

2.根据权利要求1所述的层状氧化物材料,其特征在于,所述的层状氧化物材料具有如下的化学通式:Na0.7[Li0.2Mn0.7Co0.1]O2-δ。

3.根据权利要求1所述的层状氧化物材料,其特征在于,所述的层状氧化物材料的空间群为P63/mmc,具有六方晶系特征的P2型层状结构。

4.权利要求1所述的层状氧化物材料的制备方法,其特征在于,是通过固相法得到。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述的固相法中,包括如下步骤:采用原料Na2CO3、Li2CO3、MnO2和Co2O3,按照化学计量比,混合均匀,球磨处理后,在含氧气氛中750-850℃下煅烧5-20小时。

6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,球磨条件是100-500rpm下1-10h。

7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,化学计量比在确定时,使Na2CO3过量5%。

8.一种钠离子电池正极,其特征在于,包含有上述的层状氧化物材料。

9.Co在用于抑制Na0.7[Li0.2Mn0.7Co0.1]O2(NLMCO)材料在钠离子电池放充电循环中不可逆相变、不可逆晶格氧氧化、增强氧化物中过渡金属-氧(TM-O)之间的共价键、抑制氧分子的释放中的用途。

10.一种抑制钠离子电池正极材料在钠离子电池放充电循环中不可逆相变、抑制不可逆晶格氧氧化、增强氧化物中过渡金属-氧(TM-O)之间的共价键、抑制氧分子的释放的方法,包括如下步骤:制备具有化学通式Na0.7[Li0.1+xMn0.6+yCo0.05+z]O2-δ的氧化物材料;0≤x≤0.2,0≤y≤0.2,0≤z≤0.1;δ是氧空位含量。

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【技术特征摘要】

1.一种层状氧化物材料,其特征在于,其具有如下的化学通式:na0.7[li0.1+xmn0.6+yco0.05+z]o2-δ(nlmco);0≤x≤0.2,0≤y≤0.2,0≤z≤0.1;δ是氧空位含量。

2.根据权利要求1所述的层状氧化物材料,其特征在于,所述的层状氧化物材料具有如下的化学通式:na0.7[li0.2mn0.7co0.1]o2-δ。

3.根据权利要求1所述的层状氧化物材料,其特征在于,所述的层状氧化物材料的空间群为p63/mmc,具有六方晶系特征的p2型层状结构。

4.权利要求1所述的层状氧化物材料的制备方法,其特征在于,是通过固相法得到。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述的固相法中,包括如下步骤:采用原料na2co3、li2co3、mno2和co2o3,按照化学计量比,混合均匀,球磨处理后,在含氧气氛中750-850℃下煅烧5-20小时。

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【专利技术属性】
技术研发人员:郭少华褚世勇鲁航语崔柯荧
申请(专利权)人:南京大学
类型:发明
国别省市:

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