一种P2型层状氧化物材料作为负极的电池的制作方法

本发明属于电池领域，尤其是涉及一种p2型层状氧化物材料作为负极的电池。

背景技术：

1、随着世界的发展，人们对化石燃料的枯竭日益关注，开发和利用绿色可持续能源的方法就变得越来越重要。目前，太阳能和潮汐能等绿色能源因为环保和可持续渐渐引起各界关注，但电压不稳定等缺点又限制了他们的应用。因此，大规模储能装置被引入并迅速发展。近年来，虽然锂离子电池已广泛应用于汽车工业和电网系统的部分储能装置，但是，随着锂电行业的崛起，地球上的锂资源也在逐渐减少，锂的有限可用性导致了锂广泛商业化后材料成本的增加。相反，钠在地壳中含量丰富，被认为是一种低成本的电池。目前钠电池的研究都集中于正极材料，例如层状氧化物、聚阴离子、普鲁士蓝等正极材料已经被广泛应用，对于负极的研究则较少。目前应用程度较高的负极材料是硬碳、软碳等碳材料。虽然硬碳等材料表现出良好的电化学性能，但大部分的容量都分布在0-0.1v之间，这种极低的放电平台会导致负极极易形成na枝晶而引起严重的安全问题。并且硬碳的初始比容量虽高，但其随着循环增加，容量会迅速衰减而影响整个电芯的使用寿命。同时这种材料因为是层间插入式储钠导致其倍率性较差。因此，开发新型的负极材料，以提高钠离子电池的性能，是当前电池技术研究的重要方向。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种p2型层状氧化物材料作为负极的电池。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种p2型层状氧化物材料，该材料的化学式为cati snnaxmo2，其中，m为过渡金属元素，0.4＜x＜0.8。该p2型层状氧化物材料中的钠离子处于三棱柱配位，并且(m02)n的堆叠方式为两层，其中部分na位点被微量的ca、ti和sn所取代，形成化学式为catisnnaxmo2的p2型缺钠层状氧化物材料，由于该材料较传统p2正极氧化物材料中掺杂了部分ca和sn等元素，该类元素的添加有利于提高层间距，增加na离子扩散通道，提高倍率性能。同时该元素也会增加材料整体结构的稳定性，从而提高电芯的循环性能。而t i的引入可以提供更多na离子的位点，有利于嵌钠容量的提高。将这种材料应用于钠离子电池负极，不仅稳定了硬碳负极容量的衰减，也提高了电芯整体的倍率性。该种材料电压平台高，负极无析钠风险，安全性能高。

4、进一步，所述的m为镍、钴、锰或铜中的至少两种。

5、本发明还提供了一种p2型层状氧化物材料在制备钠离子电池中的应用，所述的钠离子电池的负极材料为所述的p2型层状氧化物材料。

6、本发明还提供了一种p2型层状氧化物材料作为负极的电池，该电池包括正极、负极、隔膜与电解质，所述的负极为所述的p2型层状氧化物材料。

7、进一步，所述的正极为所述的p2型层状氧化物材料、03层状氧化物、聚阴离子材料或普鲁士蓝类材料中的至少一种。

8、进一步，所述的隔膜为聚丙烯、聚乙烯或纤维隔膜中的至少一种。

9、进一步，所述的电解质为含钠离子的电解质；所述的电解质为napf6或nac l o4中的至少一种；所述的电解质的溶剂为碳酸酯类溶剂或醚类溶剂；所述的电解质的溶剂为1,3-二氧六环或乙酸乙酯。

10、进一步，所述的电池的封装材料为铝塑复合材料或金属材料。

11、进一步，所述的电池的组装方式为卷绕或叠片。

12、本发明还提供了一种p2型层状氧化物材料作为负极的电池的制备方法，包括如下步骤：将正极片、负极片和隔膜使用卷绕或叠片的方式组装成干电芯，然后烘干入壳，注入电解液，经过化成分容，然后进行电性能测试即成。

13、相对于现有技术，本发明具有以下优势：

14、本发明所述的p2型层状氧化物材料的独特结构使其倍率性性能优异，同时这种材料在na离子的嵌入和脱出过程中几乎不发生相变，有利于提高电池的循环寿命。该电池使用的正极可以采用p2、03层状氧化物、聚阴离子、普鲁士蓝类作为钠离子电池正极材料。

15、本发明所述的p2型层状氧化物材料作为负极的电池结构具有长循环、高倍率、低膨胀率的优点，适用于大规模存储的应用。

16、本发明所述的p2型层状氧化物材料作为负极的电池可以提高电池的倍率性能和循环性能，而且由于其制备工艺相对简单，容易实现大规模生产，因此具有广泛的应用前景。此外，该材料的高稳定性和低体积膨胀特性使其成为大规模储能系统的理想选择。

技术特征：

1.一种p2型层状氧化物材料，其特征在于：该材料的化学式为catisnnaxmo2，其中，m为过渡金属元素，0.4＜x＜0.8。

2.根据权利要求1所述的p2型层状氧化物材料，其特征在于：所述的m为镍、钴、锰或铜中的至少两种。

3.权利要求1或2所述的p2型层状氧化物材料在制备钠离子电池中的应用，其特征在于：所述的钠离子电池的负极材料为所述的p2型层状氧化物材料。

4.一种p2型层状氧化物材料作为负极的电池，其特征在于：该电池包括正极、负极、隔膜与电解质，所述的负极为权利要求1或2所述的p2型层状氧化物材料。

5.根据权利要求4所述的p2型层状氧化物材料作为负极的电池，其特征在于：所述的正极为权利要求1或2所述的p2型层状氧化物材料、03层状氧化物、聚阴离子材料或普鲁士蓝类材料中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的p2型层状氧化物材料作为负极的电池，其特征在于：所述的隔膜为聚丙烯、聚乙烯或纤维隔膜中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的p2型层状氧化物材料作为负极的电池，其特征在于：所述的电解质为含钠离子的电解质；所述的电解质为napf6或naclo4中的至少一种；所述的电解质的溶剂为碳酸酯类溶剂或醚类溶剂；所述的电解质的溶剂为1,3-二氧六环或乙酸乙酯。

8.根据权利要求3所述的p2型层状氧化物材料作为负极的电池，其特征在于：所述的电池的封装材料为铝塑复合材料或金属材料。

9.根据权利要求3所述的p2型层状氧化物材料作为负极的电池，其特征在于：所述的电池的组装方式为卷绕或叠片。

10.权利要求3-9中任一项所述的p2型层状氧化物材料作为负极的电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将正极片、负极片和隔膜使用卷绕或叠片的方式组装成干电芯，然后烘干入壳，注入电解液，经过化成分容，然后进行电性能测试即成。

技术总结
本发明提供了一种P2型层状氧化物材料作为负极的电池，P2型层状氧化物材料料的化学式为CaT i SnNa<subgt;x</subgt;MO<subgt;2</subgt;，其中，M为过渡金属元素，0.4＜x＜0.8。本发明所述的P2型层状氧化物材料作为负极的电池结构具有长循环、高倍率、低膨胀率的优点，适用于大规模存储的应用。

技术研发人员：刘洪鸣,周权,安俊磊,乔万春,赵娇娇
受保护的技术使用者：长三角物理研究中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/6