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P2型钠电正极材料锰酸钠制备技术

截止时间：2023-06-30 行业分类：能量转换与储存发布时间：2022-05-18 投入预算：5 万元联系人：张保平福建龙岩市

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需求简介

钠离子电池凭借资源和成本优势在大规模储能和低速电动车领域展现出极大应用前景。早在20世纪80年代，人们几乎同一时期发现了锂离子和钠离子体系电池，然而锂离子电池的商业化进展降低了钠离子电池的研究热度。近年来，钠离子体系电池逐渐回归，这源于钠离子具有的诸多优点：（1）地壳中Na的占比是Li的406.15倍；（2）Na和Li同属第I主族，二者理化性质且电池的运行机制相似；（3）钠离子电池充放电机理与锂离子电池几乎一致。

正极材料作为钠离子电池至关重要的功能组成部分，对改进钠离子电池的性能起着关键作用。目前主流的正极材料包括聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物、层状过渡金属氧化物。

1．技术目标：(1) 制备钠离子电池正极材料P2型锰酸钠，0.1C电流密度，2.0-4.2 V电压区间，放电比容量超过120 mAh/g；1C电流密度放电比容量达到90 mAh/g ，200圈循环稳定性超过85%。(2) 掌握主要掺杂离子如Cu、Fe、Ti、Zn、F等锰酸钠结构和电化学性能的影响，以及性能提升机制。

2．技术内容： (1) 以相应金属氧化物和碳酸钠作为原料，通过固相反应制备P2型锰酸钠，明确制备条件如烧结温度时间、淬火条件等对材料结构和性能的影响；(2) 协同利用Ni、Cu、Fe等提升材料导电性并平衡化合价，利用Ti、F等离子稳定锰酸钠晶体结构；(3) 利用易与钠结合和稳定的功能材料提升锰酸钠的表面稳定性并降低碱度。

3．技术方法和路线：(1) 以合适化学计量比准确称量氧化物原料，通过球磨混料、干燥、烧结等得到锰酸钠；(2) 对材料进行XRD、SEM和电化学储钠性能测试，并利用结构和性能参数优化合成条件和化学组成；(3) 对优化制备的锰酸钠进行表面改性，掌握改性前后性能提升的方法和机制。