本发明属于新能源电池领域,具体涉及一种钠离子电池复合正极材料的制备方法。
背景技术:
1、如今新能源得到大力发展,以及电子设备的大量使用,需要一种低成本电池来满足储能需求,钠离子电池由于资源丰富,电化学性能优异,可作为下一代电池技术路线。钠离子电池正极材料主要有过渡金属氧化物、聚阴离子类化合物、普鲁士蓝类似物等。其中普鲁士蓝具有低成本,较高的能量密度,对环境良好,倍率性能和低温性能优异等优势,有望在未来钠离子电池正极材料市场上占据一席之地,因此,挖掘普鲁士蓝性能成为当下的研究热点。
2、普鲁士蓝具有三维开放框架,一般通过共沉淀法制备,但由于反应速度过快会产生空位缺陷,从而形成配位水,配位水在充放电过程中会阻碍钠离子扩散,导致比容量较低。通常,在反应过程中加入络合剂来降低反应速度,可制备低缺陷普鲁士蓝。但要进一步提升循环性能还需要掺杂、包覆等方法。
3、碳包覆可以改善普鲁士蓝导电性,减少普鲁士蓝与电解液的接触,从而减少金属离子溶出,因此普鲁士蓝的倍率性能和长循环性能得以改善,还有其他功能性包覆材料使普鲁士蓝不易吸水,提高普鲁士蓝的空气稳定性,有利于普鲁士蓝的工艺加工。
4、由于普鲁士蓝高温下会分解,因此无法通过高温固相法进行碳包覆,如果通过液相法进行物理包覆,一般存在包覆不均匀的情况,而且很多功能性包覆材料一般很难与普鲁士蓝通过化学键结合,在后期清洗、匀浆等处理的情况下,功能性包覆材料会发生脱落。
技术实现思路
1、为解决现有技术中普鲁士蓝的包覆层不均匀且容易被破坏的技术问题,本发明提供一种钠离子电池复合正极材料的制备方法。本发明在水系分散液中将碳材料与普鲁士蓝混合均匀,再通过pac和/或pam的絮凝,使碳材料与普鲁士蓝混合絮凝后牢固结合,后续洗涤、匀浆并不会破坏该复合包覆层。
2、为了实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
3、一种钠离子电池复合正极材料的制备方法,包括以下步骤:
4、步骤一、将普鲁士蓝和碳材料加入至分散体系中搅拌均匀;
5、步骤二、向分散体系中加入pac溶液和pam溶液中的至少一种,絮凝反应完成后,抽滤、烘干得到钠离子电池复合正极材料。
6、进一步的,步骤一中,所述碳材料与普鲁士蓝的质量比为1:2000-1:4。
7、进一步的,步骤二中,pac在分散体系中的浓度m≥0,pam在分散体系中的浓度n≥0,pac和pam不同时为0。
8、进一步的,pac在分散体系中的浓度m≥0.001g/l,此处不设定上限值,因为本发明所制备的材料为沉淀,过量的pac溶液会溶解在上清液中排除。
9、进一步的,pam在分散体系中的浓度n≥0.001g/l,此处不设定上限值,因为本发明所制备的材料为沉淀,过量的pam溶液会溶解在上清液中排除。
10、进一步的,步骤一中,所述碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、氧化还原石墨烯、石墨炔、碳纳米管、碳纳米管胶液、活性炭、科琴黑、乙炔黑、导电炭黑superp、石墨、膨胀石墨、富勒烯、无定形碳中的一种或多种的组合。
11、进一步的,步骤一中,所述分散体系包括水、体积分数为2-20%的乙醇水溶液、体积分数为2-20%的nmp水溶液中的一种或多种的组合。
12、进一步的,步骤三中,烘干的条件为120-250℃真空干燥。
13、一种钠离子电池,所述钠离子电池包括所述的制备方法制备的钠离子电池复合正极材料。
14、所述普鲁士蓝具有如下化学式:naxma[fe(cn)6]y·zh2o,ma为过渡金属元素。
15、所述pac是一种无机聚合物,由氧化铝和氯化铝组成,为商用pac。
16、pam包括阳离子型pam、阴离子型pam、非离子型pam、两性型pam中的一种或多种的组合。
17、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
18、本发明通过pac和/或pam将混合均匀的普鲁士蓝与碳材料混合液絮凝,使碳材料在普鲁士蓝表面分布均匀的同时,又可以通过聚合物使两者牢固结合。该过程操作简单方便,成本低,十分适合作为普鲁士蓝的包覆工艺,解决普鲁士蓝包覆困难的问题。
1.一种钠离子电池复合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所述的制备方法,其特征在于:步骤一中,所述碳材料与普鲁士蓝的质量比为1:2000-1:4。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤二中,pac在分散体系中的浓度m≥0,pam在分散体系中的浓度n≥0,pac和pam不同时为0。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:pac在分散体系中的浓度m≥0.001g/l。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:pam在分散体系中的浓度n≥0.001g/l。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤一中,所述碳材料包括石墨烯、氧化石墨烯、氧化还原石墨烯、石墨炔、碳纳米管、碳纳米管胶液、活性炭、科琴黑、乙炔黑、导电炭黑super p、石墨、膨胀石墨、富勒烯、无定形碳中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤一中,所述分散体系包括水、体积分数为2-20%的乙醇水溶液、体积分数为2-20%的nmp水溶液中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤三中,烘干的条件为120-250℃真空干燥。
9.一种钠离子电池,其特征在于:所述钠离子电池包括权利要求1-8任一要求所述的制备方法制备的钠离子电池复合正极材料。
