【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术涉及新的o3/p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料及其制备方法。此外，本专利技术涉及这些新的o3/p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料中的一种或多种作为电极活性材料的用途，所述电极活性材料用于储能装置中，例如电池，特别是可充电电池，碱金属离子电池，电化学装置和电致变色装置；以及涉及储能装置，所述储能装置包括包含所述新的o3/p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料中的一种或多种的一个或多个电极。
技术介绍
0、专利技术背景
1、钠离子电池在很多方面都与当今常用的锂离子电池类似；它们都是可重复使用的二次电池，包括阳极（负极）、阴极（正极）和电解质材料，它们都能够储能，并且都通过类似的反应机理进行充电和放电。当钠离子（或锂离子电池）充电时，na+（或li+）离子从阴极脱嵌并嵌入阳极。同时，平衡电荷的电子从阴极穿过包含充电器的外电路并进入电池的阳极。在放电过程中发生相同的过程，但方向相反。
2、近年来，锂离子电池技术备受关注，并为当今使用的大多数电子装置提供了优选的便携式电池；然而，锂并不是廉价的金属资源，并且被认为对于在大规模应用中使用过于昂贵。相比之下，钠离子电池技术仍处于起步阶段，但被视为具有优势；钠比锂丰富得多，一些研究人员预测，这将为未来提供一种更廉价且更耐用的储能方式，特别是对于大规模应用，例如在电网上储能。然而，在钠离子电池成为商业现实之前，还需要作出许多努力。
3、已知具有通式axmo2（其中a代表一种或多种碱金属离子，m代表一种或多种金属离子，其中至少一种具有几种氧化态，例如
4、y. j. shin等人进一步研究了axmo2化合物，在solid state ionics 132 (2000)131-141中报道了其中x的范围为0.6 ≤ x ≤ 1.0的层状氧化物naxnix/2ti1-x/2o2的制备和结构性能。特别地，该论文公开了当0.72 < x ≤ 1.0时观察到单相斜方六面体（o型），而当0.6 ≤ x ≤ 0.72时观察到单相六方晶格（p型）。该论文还指出，虽然当0.6 ≤ x ≤ 0.72在约1223 k（约950℃）下加热时会同时生成具有o和p两种结构类型的混合物，但是当该混合物被加热至高于约1373k（约1100℃）时会产生单相p结构类型。
5、其他工作人员，例如m. pollet等人标题为“structure and properties ofalkali cobalt double oxides a0.6coo2 (a=li, na and k) j. inorg. chem. 2009,48, 9671-9683的工作报道了当a为锂时，该化合物以o3结构结晶；当a为钠时，其采用p’3结构；当a为钾时，则为p2体系。同时，g. ceder等人在“synthesis and stoichiometry ofdifferent layered sodium cobalt oxides” chem. mater. 2014, 26, 5288-5796中描述了对钠含量和晶格参数之间似乎存在的关系的进一步见解。他们得出结论，当将naxcoo2加热到450至750℃且x为0.60至1.05时，只有当x明确地分别为1.00、0.83、0.67时，才能获得单相畴o3、o’3和p’3，并且当x在0.68至0.76的范围内时，将获得单一p2相。
6、最后，shaohua guo等人的文献：“a layered p2- and o3-type composite as ahigh-energy cathode for rechargeable sodium-ion batteries (angewandte chemie54, 5894-5899, 2015)描述了具有以下通式的化合物：na0.66li0.18mn0.71ni0.21co0.08o2-δ，其使用本领域中通常已知的δ值（即在0至0.1范围内）计算为包含氧化态小于4+的锰离子的化合物。这样的化合物与本专利技术的材料完全不同，并且其行为从电化学上来说与本专利技术的材料完全不同。
7、就成本、容量、重量、电压和电池体积而言，对可充电电池的要求将取决于其最终用途应用要求。例如，家用和商用负载均衡应用将需要具有高体积能量密度的紧凑型电池组，而便携式电子装置需要轻型和小体积电池组，即高的重量和体积能量密度；其他应用可能需要高功率，为此，电池必须达到高工作电压并显示高的离子和电子传导率。
8、众所周知，实现最高电荷密度和最佳倍率性能的层状钠离子电池阴极材料（例如钠过渡金属氧化物（naxmo2化合物））通常na不足（x= 0.6 to 0.72），并且为p2相材料。例如，lu和dahn, j. electrochem. soc., 2001, 148, a710-715证明，p2层状氧化物na2/3[ni1/3mn2/3]o2能够在钠半电池中可逆地交换na离子。此外，shirley meng和d. h. lee, phys.chem. chem. phys., 2013, 15, 3304报道了p2-na2/3[ni1/3mn2/3]o2显示出优异的循环和高倍率性能，但应注意，只有当材料在4.22v以下充电时才能获得这些结果；高于4.22v时，由于由p2到o2的相转化，在循环期间无法保持充电容量。
9、相反地，实现最高比能量的钠过渡金属氧化物（naxmo2化合物）通常包含本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料的方法，所述O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料包含相的混合物，其中第一相具有一种或多种O3型结构，第二相具有一种或多种P2型结构；而且其中所述O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料具有以下通式：
2.根据权利要求1的方法，其用于制备选自以下的O3:P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料：
3.根据权利要求1的方法，其中，步骤iii)包括1分钟至12小时的反应时间。
4.根据权利要求1的方法，其中，步骤iii)包括大于4分钟至小于10小时的反应时间。
5.根据权利要求1的方法，其中，步骤ii)包括700℃至1200℃的反应温度。
6.一种根据权利要求1至5中任一项所述的方法制备的O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料。
7.一种储能装置，其包含一种或多种根据权利要求1至5中任一项所述的方法制备的O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料。
8.根据权利要求7的储能装置，其选自电池、可充电电池、电化学装置和电致变色装置。
9.一种电极，其包含一种
10.一种用于调整O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料的O3/P2相的相对比例的方法，所述O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料包含相的混合物，其中第一相具有一种或多种O3型结构，第二相具有一种或多种P2型结构；而且其中所述O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料具有以下通式：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过升高所述反应温度增加具有O3结构的相相对于具有P2结构的相的比例。
12.一种用于调整O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料的O3/P2相的相对比例的方法，所述O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料包含相的混合物，其中第一相具有一种或多种O3型结构，第二相具有一种或多种P2型结构；而且其中所述O3/P2混合相含钠掺杂层状氧化物材料具有以下通式：
13.根据权利要求12所述的方法，其中，通过增加加热所得前体材料的混合物的持续时间增加具有O3结构的相相对于具有P2结构的相的比例。
...【技术特征摘要】
1.一种制备o3/p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料的方法，所述o3/p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料包含相的混合物，其中第一相具有一种或多种o3型结构，第二相具有一种或多种p2型结构；而且其中所述o3/p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料具有以下通式：
2.根据权利要求1的方法，其用于制备选自以下的o3:p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料：
3.根据权利要求1的方法，其中，步骤iii)包括1分钟至12小时的反应时间。
4.根据权利要求1的方法，其中，步骤iii)包括大于4分钟至小于10小时的反应时间。
5.根据权利要求1的方法，其中，步骤ii)包括700℃至1200℃的反应温度。
6.一种根据权利要求1至5中任一项所述的方法制备的o3/p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料。
7.一种储能装置，其包含一种或多种根据权利要求1至5中任一项所述的方法制备的o3/p2混合相含钠掺杂层状氧化物材料。
8.根据权利要求7的储能装置，其选自电池、可充电电池、电化学装置和电致变色装置。
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