一种钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法技术

技术编号：44173002 阅读：15 留言：0更新日期：2025-02-06 18:19

本发明专利技术公开了一种钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，包括以下步骤：以还原性钠源、六价铬源作为原料，直接混合通过固相氧化还原反应制备。本发明专利技术的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法具有工艺简单和电化学性能优异的特点。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术钠离子电池材料，具体是指一种钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法。

技术介绍

1、基于锂离子电池的动力模块，一直是过去10年便携式电子设备爆炸式增长，以及电动汽车重新出现的主要推动力。然而，随着锂离子电池需求量的增大，锂资源储备不足，锂电池价格日趋上涨的问题暴露出来，同时也制约着储能装置的进一步大规模应用。相比之下，钠在地壳中丰度排第五，储量丰富并且价格低廉，因此钠离子电池是更为理想的大规模储能电池体系。层状氧化物是代表性的钠离子电池正极材料体系，常见nacro2正极材料是典型的o3型层状氧化物正极材料，电压平台高、放电比容量大；然而，充电至较高电位，nacro2由于离子迁移造成结构坍缩带来较大的不可逆比容量。基于以上特性，nacro2材料既可以作为钠离子电池层状氧化物正极材料，也可用作牺牲盐补钠剂。

2、nacro2材料作为层状正极氧化物材料，一方面存在电极-电解液界面副反应，影响材料的循环稳定性；另一方面高电压下的离子迁移则制约了材料工作电压区间的扩宽，降低了材料的能量密度。

3、nacro2材料作为牺牲盐补钠剂是随着钠离子电池商业化进程的发展近年来新兴的研究方向，能够提供额外的活性钠离子，能够为聚阴离子正极体系提供额外的活性钠离子，但材料中的钠离子很难完全脱出，制约了其补钠能力

4、nacro2材料合成过程中往往采用高温煅烧工艺，工艺过程繁琐且能耗高，增加了制造成本，与钠离子电池用于大规模储能领域所需的低成本、批量化不相符合，阻碍了钠离子电池商业化进程。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，具有工艺简单和电化学性能优异的特点。

2、本专利技术可以通过以下技术方案来实现：

3、本专利技术公开了一种钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，包括以下步骤：以还原性钠源、六价铬源作为原料，直接混合通过固相氧化还原反应制备。

4、进一步地，还原性钠源、六价铬源的摩尔配比为0.8～1.2，由于nacro2中钠与铬的化学配比关系，钠源与铬源比例不宜相差过大，过多钠源或者过多的铬源会导致制得材料中存在杂相，考虑到煅烧过程中部分原材料的挥发，优选的比例为0.8～1.2。

5、进一步地，固相氧化还原反应混料为高能球磨、行星球磨、砂磨、粉体高速搅拌混合中的一种或二种以上，通过固体颗粒之间的碰撞以及摩擦，在常温常压下直接发生氧化还原反应，实现目标产物的生成。

6、进一步地，还原性钠源为柠檬酸钠、甲酸钠、草酸钠、醋酸钠、乙二胺四乙酸二钠、葡萄糖酸钠、以及氢化钠中的一种或二种以上，钠源首先提供制备nacro2所需钠离子，其次采用还原性钠源，用作还原剂与六价铬源发生氧化还原反应，使得高价铬离子被还原。

7、进一步地，六价铬源为三氧化铬、过氧化铬、铬酸钠中的一种或二种以上，铬源首先提供制备nacro2所需铬离子，其次六价铬源具有强氧化性，与还原性钠源发生氧化还原反应，制备目标产物。

8、进一步地，球磨、砂磨、粉体高速搅拌混料装备罐体带有泄压阀，由于氧化还原反应过程中，还原性钠源被氧化会产生气体，通过泄压阀保证罐体内部处于常压状态。

9、进一步地，混料方式如采用球磨，球料比为10～30(质量比)；混料方式如采用砂磨，球料比为3～8(质量比，含溶剂)；球磨与砂磨是为了使固体颗粒之间的碰撞以及摩擦更加充分，球料比过高球磨珠(砂磨珠)会挤占物料碰撞以及摩擦的空间；球料比过低，物料不能充分地碰撞、摩擦。

10、进一步地，固相氧化还原反应时间应为4～10h，还原性钠源与高价态氧化性铬源通过固相氧化还原反应制备亚铬酸钠，应提供充足的反应时间，保证反应的充分进行，同时过长的反应时间会造成生产成本的增加，优选的反应时间为4～10h。

11、本专利技术一种钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，具有如下的有益效果：

12、第一、制备工艺简单，采用六价铬源而非传统的三价铬源，成本更低；同时，六价铬源具有强氧化性，钠源的阴离子基团具有还原性，利用氧化还原反应直接制备nacro2材料，无需经过煅烧过程，仅需通过固相粉体之间的氧化还原反应即可实现，大大降低了材料制备过程中的能耗；

13、第二、电化学性能优异，采用此方法合成nacro2材料，工作电压区间在2.2～3.6v时，可以作为钠离子电池正极材料应用，拥有斜坡型的充放电曲线，具有约3.0v的较高平均电压；工作电压区间在2.2～4.5v时，可以作为钠离子电池牺牲盐补钠剂应用，补钠容量可达到200mah/g以上。

14、第三、加工性好，基于氧化还原反应制备nacro2材料，采用还原性钠源，制得nacro2材料的表面碱性会降低，有利于后续浆料及电极极片制备。

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【技术保护点】

1.一种钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于包括以下步骤：以还原性钠源、六价铬源作为原料，直接通过固相氧化还原反应制备。

2.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于：还原性钠源、六价铬源的摩尔配比为0.8～1.2。

3.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于：所述固定引发反应的方式为高能球磨、行星球磨、砂磨和粉体高速搅拌混合中的一种或二种以上。

4.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于：所述还原性钠源为柠檬酸钠、甲酸钠、草酸钠、醋酸钠、乙二胺四乙酸二钠、葡萄糖酸钠、氢化钠中的一种或二种以上。

5.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于：所述六价铬源为三氧化铬、过氧化铬、铬酸钠中的一种或二种以上。

6.根据权利要求3所述的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于：球磨、砂磨或者高速搅拌过程中混料装备罐体带有泄压阀。

7.根据权利要求3所

8.根据权利要求3所述的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于：固相氧化还原反应时间应为4～10h。

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【技术特征摘要】

2.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于：还原性钠源、六价铬源的摩尔配比为0.8～1.2。

4.根据权利要求1所述的钠离子电池层状氧化物材料亚铬酸钠的制备方法，其特征在于：所述还原性钠源为柠檬酸钠、甲酸钠、草酸钠、醋酸钠、乙二胺四...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹余良，杨睿，余丽红，
申请(专利权)人：深圳珈钠能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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