DE112022000798T5 - Natriumionen-material für positive elektroden mit hohem nickelgehalt, verfahren zu dessen herstellung, sowie batterie - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Material für positive Elektroden mit hohem Nickelgehalt, ein Herstellungsverfahren dafür, sowie eine Batterie. Die chemische Formel des Natriumionen-Materials für positive Elektroden mit hohem Nickelgehalt ist NaNiaCobMncO2fCNP-Al/tMVOx, wobei a+b+c=1, 0,5≤a<1, 0<b≤0,25, a/b≥2,5, 0<c≤0,3, 0<t≤0,1, 0<f≤0,1, und M Natrium und/oder Kupfer und/oder Zink und/oder Zirkonium und/oder Ammonium ist. Das Natriumionen-Material für positive Elektroden mit hohem Nickelgehalt hat eine gute elektrochemische Leistung, und die Anwendung des Natriumionenmaterials für positive Elektroden mit hohem Nickelgehalt in Batterien wird erleichtert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Kathodenmaterialien für Batterien und betrifft insbesondere ein Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine Batterie.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Lithium- und Natriumbatterien sind auf dem derzeitigen Markt für Elektrofahrzeuge und Energiespeicher aufgrund ihrer hohen Energiedichte sowie ihrer hervorragenden Leistungsmerkmale und Stabilität sehr beliebt. Insbesondere Kathodenmaterialien mit schneller Ionendiffusionsrate, Anodenmaterialien mit geringer Strukturveränderung und niedriger Spannung sind die wichtigsten Aspekte, um die Eigenschaften von Hochleistungs- und Hochleistungsbatterien zu realisieren. Obwohl Natrium den grundlegenden Vorteil eines niedrigeren Preises hat, sind die hohe spezifische Kapazität und die reversible Zykluslebensdauer der Natriumionenbatterien denen der Lithiumionenbatterien unterlegen, da sich die chemischen Zusammensetzungen und die Kristallstrukturen der Kathodenmaterialien von denen der Lithiumionenbatterien unterscheiden. Einer der vielversprechendsten Wege zur Lösung der oben genannten Probleme ist die Entwicklung von Natriumionenbatterien mit hohem Nickelgehalt.
  • Die derzeit erhältlichen Natrium-Ionen-Batterien mit hohem Nickelgehalt weisen jedoch offensichtliche Mängel auf, wie z.B. den Störungseffekt von Kationen mit hohem Nickel- und niedrigem Mangan- und Kobaltgehalt, der die Diffusionsrate von Natrium-Ionen verringert, was zu einer schlechten Leistung während der Entladung führt. Nachdem das Material gesintert und abgekühlt ist, reagiert das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt in der Batterie schnell auf eine äußere Umgebung, reagiert leicht mit H2O und CO2 in der Umgebung, um Na2CO3 und NaOH zu erzeugen, und NaOH wird dehydriert, um Na2O zu bilden. Na2CO3, NaOH und Na2O bilden eine Passivierungsschicht auf der Kathodenoberfläche, welche die Diffusion der Natriumionen an der Grenzfläche zwischen dem Material und dem Elektrolyten weiter behindert, die Impedanz zwischen dem Material und dem Elektrolyten erhöht und leicht zu einer Verschlechterung der elektrochemischen Leistung der Batterie führt. Dadurch wird die potenzielle Anwendung von Natriumionen-Kathodenmaterialien stark eingeschränkt.
  • DARSTELLUNG
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, zumindest eines der technischen Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen. Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt und ein Herstellungsverfahren dafür sowie eine Batterie bereit. Das Natrium-Ionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt hat gute elektrochemische Leistungen und ist vorteilhaft für die Anwendung des Natrium-Ionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt in einer Batterie.
  • Die vorgenannten technischen Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die folgenden technischen Lösungen erreicht.
  • Ein Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt wird bereitgestellt, eine chemische Formel des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt ist NaNiaCobMncO2·fCNP-Al/tMVOx, a+b+c=1, 0,5≤a<1, 0<b≤0,25, a/b≥2,5, 0<c≤0,3, 0<t≤0,1, 0<f≤0,1, und M ist Natrium und/oder Kupfer und/oder Zink und/oder Zirkonium und/oder Ammonium.
  • Bevorzugt ist MVOx zumindest eines von Vanadat und/oder Metavanadat oder Pyrovandat. Weiter bevorzugt ist MVOx zumindest eines von Natriumvanadat und/oder Natriummetavanadat und/oder Natriumpyrovanadat und/oder Kupfervanadat und/oder Kupfermetavanadat und/oder Kupferpyrovanadat und/oder Zinkvanadat und/oder Zinkmetavanadat und/oder Zinkpyrovanadat und/oder Zirkoniumvanadat und/oder Zirkoniummetavanadat und/oder Zirkoniumpyrovanadat und/oder Ammoniumvanadat und/oder Ammoniummetavanadat und/oder Ammoniumpyrovanadat.
  • CNP-Al (Kohlenstoff-Nano-Aluminium) in NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx ist bevorzugt aus einem Kohlenstoff-Nano-Pulver, einer Aluminiumquelle und einem Dispergiermittel gebildet. Das Massenverhältnis zwischen der Aluminiumquelle und dem Kohlenstoff-Nanopulver beträgt (0,1 bis 30) : (40 bis 150).
  • Bevorzugt wird CNP-Al hergestellt, indem das Kohlenstoffnanopulver mit dem Dispergiermittel gemischt wird, dann mit der Aluminiumquelle vermischt wird und anschließend das Gemisch bei 900 °C bis 1.300 °C für 3 Stunden bis 12 Stunden unter Schutzatmosphäre behandelt wird.
  • Bevorzugt enthält CNP-Al Al4C3.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der Aluminiumquelle um Aluminiumhydroxid und/oder Aluminiumacetat und/oder Aluminiumchlorid und/oder Aluminiumsulfat und/oder Aluminiumnitrat und/oder Aluminiumfluorid.
  • Bevorzugt ist das Dispergiermittel Polyethylenglykol und/oder methylierter Cellulose und/oder Acrylsäure und/oder Natriumsilikat und/oder Methanol und/oder Ethanol und/oder Propanol.
  • Bevorzugt liegt die Teilchengröße D50 von NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx im Bereich von 1 µm bis 10 µm.
  • Bevorzugt liegt die Teilchengröße Dmax von NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx im Bereich von 30 µm bis 100 µm.
  • Bevorzugt liegt die Härte (HB) von NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx im Bereich von 100 bis 500.
  • Bevorzugt liegt die spezifische Oberfläche BET von NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx im Bereich von 0,2 m2/g bis 3 m2/g.
  • Bevorzugt liegt die Klopfdichte von NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx im Bereich von 2,5 m3/g bis 4,5 m3/g.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt umfasst die folgenden Schritte: Mischen einer Natriumquelle und von Kohlenstoff-Nanoaluminium mit einem Nickel-Kobalt-Mangan-Material, Trocknen und Entwässern desselben, Durchführen einer ersten Phase der Kalzinierung an der Mischung, Glühen und anschließendes Mischen von MVOx in der Mischung und Durchführen einer zweiten Phase der Kalzinierung an der Mischung, um das Kathodenmaterial zu erhalten.
  • Bevorzugt umfasst das Verfahren ferner einen Schritt der Entfernung von restlichem Natrium aus dem Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt nach der zweite Phase der Kalzinierung zu bilden.
  • Bevorzugt wird das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt nach der zweiten Phase der Kalzinierung in eine Alkohollösung gegeben, mit einem Natriumentferner versetzt und gerührt und dann einer hydrothermalen Trocknung unterzogen, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt zu erhalten.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Natriumentferner um Ammoniumsulfat von 0,001 M bis 0,2 M oder Ammoniumbisulfat von 0,001 M bis 0,2 M.
  • Bevorzugt beträgt die Zugabemenge des Natriumentferners 0,001 Gew.-% bis 10 Gew.-% des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt.
  • Ferner bevorzugt macht die Zugabemenge des Natriumentferners 0,1 bis 2 % des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt aus.
  • Bevorzugt ist die Natriumquelle Natriumhydroxid und/oder Natriumacetat und/oder Natriumoxalat und/oder Natriumphosphat und/oder Natriumcarbonat.
  • Bevorzugt wird das Nickel-Kobalt-Mangan-Material durch Recycling einer ternären Lithiumbatterie gewonnen.
  • Bevorzugt umfasst ein Verfahren zum Recycling der ternären Alt-Lithiumbatterie: Unterziehen eines ternären Kathodenmaterials, das durch Recycling einer ternären Lithium-Altbatterie erhalten wurde, einer Säureauslaugung, Aluminiumentfernung, Kupferentfernung und Extraktion, um ein Nickel-Kobalt-Mangan-Gemisch zu erhalten, Messen eines Verhältnisses von Nickel-Kobalt-Mangan in dem Nickel-Kobalt-Mangan-Gemisch, Zugeben eines Zusatzes wie des oben erwähnten Dispergiermittels in die gemischte Nickel-Kobalt-Mangan-Lösung, vollständiges Rühren der Lösung, um eine homogene Lösung zu erhalten, Konstanthalten der Temperatur, Zugeben eines Fällungsmittels, Rühren bis zur vollständigen Ausfällung und Stehenlassen, um das Nickel-Kobalt-Mangan-Material zu erhalten.
  • Bevorzugt handelt es sich bei der Nickel-Kobalt-Mangan-Mischung um zumindest eine Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung und/oder eine Nickel-Kobalt-Mangan-Nitrat-Mischsalzlösung und/oder eine Nickel-Kobalt-Mangan-Chlorid-Mischsalzlösung.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Zusatz um Nickelsulfat und/oder Nickelnitrat und/oder Mangansulfat und/oder Mangannitrat.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem Fällungsmittel um Kohlensäure und/oder Kohlendioxid und/oder Natriumcarbonat und/oder Kaliumcarbonat und/oder Natriumbicarbonat und/oder Ammoniumcarbonat und/oder Ammoniumbicarbonat und/oder Lithiumcarbonat.
  • Bevorzugt wird die erste Phase der Kalzinierung bei 400 °C bis 900 °C durchgeführt und dauert 5 bis 12 Stunden; die zweite Phase der Kalzinierung wird bei 600 °C bis 1.000 °C durchgeführt und dauert 5 bis 16 Stunden.
  • Eine Batterie enthält das oben beschriebene Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt.
  • Die vorliegende Erfindung hat die vorteilhaften Wirkungen, dass:
    • (1) Das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt der vorliegenden Erfindung enthält MVOx, so dass die Unordnung Na+/Ni2+ unterdrückt werden kann, die strukturellen Defekte des aus dem Stand der Technik bekannten Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt überwunden werden können und die Leitfähigkeit einer Nickel-Elektrolyt-Grenzfläche verbessert werden kann; hierbei kann CNP-Al in dem Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt der vorliegenden Erfindung die Härte und Festigkeit des Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt der vorliegenden Erfindung aufgrund von Al4C3 erhöhen und kann mit MVOx zusammenwirken, um die elektrochemischen Leistungen des Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt zu verbessern, was für die Anwendung des Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt in Batterien von Vorteil ist.
    • (2) Bei der Herstellung des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt der vorliegenden Erfindung kann eine multifunktionale Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt durch Zugeben des Natriumentferners (Ammoniumsulfat/Ammoniumbisulfat) erzeugt werden, so dass die Leistungen des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt weiter optimiert werden können. Einerseits entfernt das Ammoniumsulfat/Ammoniumbisulfat restliche alkalische Substanzen Na2CO3, NaOH und Na2O in einer oberen Schicht der Oberfläche des Materials, so dass die entfernten alkalischen Substanzen Na2CO3, NaOH und Na2O in eine stabilere Natriumsalzüberzugsschicht umgewandelt werden; andererseits wird die Natriumsalzüberzugsschicht besser direkt in eine Natriumsalzüberzugsschicht umgewandelt, die für die Leitung von Na+ vorteilhaft ist, wodurch die strukturelle Stabilität des Materials verbessert und die Übertragung von Na+ an der Grenzfläche verbessert wird, die Diffusion von Natriumionen an der Grenzfläche zwischen dem Material und dem Elektrolyten verbessert wird und die spezifische Kapazität erhöht wird, so dass das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt eine bessere Zyklenstabilität, Stabilität der Oberflächenstruktur und gute elektrochemische Leistungen aufweist.
    • (3) Das Nickel-Kobalt-Mangan-Material, das im Herstellungsprozess des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird durch Recycling der ternären Lithiumbatterie gewonnen, wodurch Abfall in hohen Wert verwandelt und Umweltverschmutzung wirksam verringert wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 ist eine REM-Darstellung eines Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt aus Ausführungsform 1;
    • 2 ist eine TEM-Darstellung des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt aus Ausführungsform 1; und
    • 3 ist eine TEM-Darstellung eines Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt aus Vergleichsbeispiel 1.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen näher beschrieben.
  • Ausführungsform 1:
  • Ein Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt hatte eine chemische Formel NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2· 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt umfasste die folgenden Schritte:
    • (1) Herstellung eines Nickel-Kobalt-Mangan-Materials: Unterziehen eines ternären Kathodenmaterials, das aus einer ternären Lithium-Altbatterie zurückgewonnen wurde, einer Säureauslaugung, Aluminiumentfernung, Kupferentfernung und Extraktion, um eine Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung zu erhalten, Bestimmen eines molaren Verhältnisses (0.965: 0,12: 0,11) von Nickel-Kobalt-Mangan in der Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung, Einfüllen von 500 ml der Mischsalzlösung in ein Becherglas, Hinzufügen von Nickelsulfat von 0,011 M, Kobaltsulfat 0,002 M und Mangansulfat 0,012 M in die Nickel-Kobalt-Mangansulfat-Mischsalzlösung, dann Zugeben von 40 ml methylierter Cellulose zum ausreichenden Rühren, Konstanthalten der Temperatur bei 45 °C, Zugeben von Natriumcarbonat und Rühren bis zur vollständigen Ausfällung, und dann Stehenlassen für 3 Stunden, um das Nickel-Kobalt-Mangan-Material zu erhalten.
    • (2) Herstellung von CNP-Al: Dispergieren von 4 g Kohlenstoff-Nanopulver in 30 mL Polyethylenglykol und Hinzufügen von 75 mL Aluminiumchloridlösung von 0,47 M zum Mischen, Einbringen der Mischung in einen Elektroofen und Einleiten von Ar zur Behandlung der Mischung bei 940 °C für 6 Stunden, um 5,5 g CNP-Al mit Al4C3 zu erhalten.
    • (3) Synthese von NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2 · 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3: Mischen, Kugelmahlen, Rühren, Trocknen und Dehydratisieren von 35 g Natriumhydroxid, 46,17 g des in Schritt (1) hergestellten Nickel-Kobalt-Mangan-Materials und 4,7 g des in Schritt (2) hergestellten CNP-Al, die in einem Elektroofen in der ersten Phase 8 Stunden lang bei 540 °C kalziniert und anschließend geglüht werden, dann werden 2,4 g NH4VO3 zum Mischen, Kugelmahlen und Kalzinieren in der zweiten Phase bei 740 °C für 10 Stunden, um das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2 · 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3 zu erhalten.
    • (4) Entfernen des Natriums und Beschichten des Natriumsalzes: 20 g des in Schritt (3) hergestellten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt werden in ein Becherglas mit 55 mL Polyethylenglykol gegeben, 25 mL Ammoniumbisulfatlösung von 0,019 M zum kräftigen Rühren und anschließendem Stehenlassen, Entfernen der überstehenden Flüssigkeit, Reinigen und anschließendes Einbringen einer festen unteren Schicht in eine Mikrowellenheizvorrichtung zum Trocknen bei 180 °C für 42 Minuten, anschließendes Dehydrieren, Entalkoholisieren und Deaminieren, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2 · 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3 zu erhalten.
  • Ein Prinzip zur Bildung der Natriumsalzbeschichtung wurde in den Reaktionsformeln (1) bis (7) dargestellt: (1) bis (2) zeigen Natriumoxid, das durch Erhitzen und Dehydratisierung von Natriumhydroxid erhalten wird, und Natriumcarbonat, das durch Reaktion von Natriumhydroxid mit Kohlendioxid erhalten wird, (3) bis (4) zeigen die Zersetzungsreaktion von Ammoniumsulfat, und (5) bis (7) zeigen die Reaktionsformeln von Ammoniumbisulfat und Schwefelsäure, die mit Natriumhydroxid, Natriumoxid bzw. Natriumcarbonat umgesetzt werden, um Natriumsulfat zu erhalten, wobei das Ammoniumbisulfat und die Schwefelsäure durch Ammoniumsulfat-Zersetzungsreaktion erhalten werden. 2NaOH→Na2O+H2O (1) 2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O (2) (NH4)2SO4→NH4HSO4+NH3 (3) NH4HSO4→H2SO4+NH3 (4) NH4HSO4+H2SO4+4NaOH→2Na2SO4+NH3+4H2O (5) NH4HSO4+H2SO4+2Na2CO3→2Na2SO4+NH3+2H2O+2CO2 (6) NH4HSO4+H2SO4+2Na2O→2Na2SO4+NH3+2H2O (7)
  • Ausführungsform 2:
  • Ein Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt hatte die chemische Formel NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2 · 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt umfasste die folgenden Schritte:
    • (1) Herstellung eines Nickel-Kobalt-Mangan-Materials: Unterziehen eines ternären Kathodenmaterials, das aus einer ternären Lithium-Altbatterie zurückgewonnen wurde, einer Säureauslaugung, Aluminiumentfernung, Kupferentfernung und Extraktion, um eine Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung zu erhalten, Bestimmen eines molaren Verhältnisses (0.965: 0,12: 0,11) von Nickel-Kobalt-Mangan in der Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung, Einfüllen von 500 ml der Mischsalzlösung in ein Becherglas, Hinzufügen von Kobaltsulfat von 0,09 Mund Mangansulfat 0,02 M in die Nickel-Kobalt-Mangansulfat-Mischsalzlösung, dann Zugeben von 40 ml methylierter Cellulose zum ausreichenden Rühren, Konstanthalten der Temperatur bei 45 °C, Zugeben von Natriumcarbonat und Rühren bis zur vollständigen Ausfällung und dann Stehenlassen für 3 Stunden, um das Nickel-Kobalt-Mangan-Material zu erhalten.
    • (2) Herstellung von CNP-Al: Dispergieren von 4 g Kohlenstoff-Nanopulver in 48 ml Polyethylenglykol und Zugeben von 80 ml 0,47 M Aluminiumchloridlösung zum Mischen, Einbringen des Gemischs in einen Elektroofen und Einleiten von Ar zur Behandlung des Gemischs bei 940 °C für 6 Stunden, um 5,4 g CNP-Al mit Al4C3 zu erhalten.
    • (3) Synthese von NaNi0.74Co0.16Mn0.1O2 · 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3: Mischen, Kugelmahlen, Rühren, Trocknen und Dehydratisieren von 51 g Natriumhydroxid, 55,4 g des in Schritt (1) hergestellten Nickel-Kobalt-Mangan-Materials und 4,8 g des in Schritt (2) hergestellten CNP-Al, die in einem Elektroofen in der ersten Phase 8 Stunden lang bei 540 °C kalziniert und anschließend geglüht werden, und anschließend Zugeben von 2,1 g NH4 VO3 zum Mischen, Kugelmahlen und Kalzinieren in der zweiten Phase bei 740 °C für 10 Stunden, um das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.74Co0.16Mn0.1O2 · 0,045CNP-Al/0,03NH4VO3 zu erhalten.
    • (4) Entfernen des Natriums und Beschichten des Natriumsalzes: 20 g des in Schritt (3) hergestellten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt werden in ein Becherglas mit 55 mL Polyethylenglykol gegeben, 25 mL Ammoniumsulfatlösung von 0,019 M zum kräftigen Rühren und anschließendem Stehenlassen, Entfernen der überstehenden Flüssigkeit, Reinigen und anschließendes Einbringen einer festen unteren Schicht in eine Mikrowellenheizvorrichtung zum Trocknen bei 180 °C für 42 Minuten, anschließendes Dehydrieren, Entalkoholisieren und Deaminieren, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.74Co0.16Mn0.1O2 · 0,045CNP-Al/0,03NH4VO3 zu erhalten.
  • Ausführungsform 3:
  • Ein nickelhaltiges Natriumionen-Kathodenmaterial hatte die chemische Formel NaNi0.68Co0.23Mn0,09O2 · 0,037CNP-Al/0,015NaVO3.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt umfasste die folgenden Schritte:
    • (1) Herstellung eines Nickel-Kobalt-Mangan-Materials: Unterziehen eines ternären Kathodenmaterials, das aus einer ternären Lithium-Altbatterie zurückgewonnen wurde, einer Säureauslaugung, Aluminiumentfernung, Kupferentfernung und Extraktion, um eine Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung zu erhalten, Bestimmen eines molaren Verhältnisses (0.965: 0,12: 0,11) von Nickel-Kobalt-Mangan in der Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung, Einfüllen von 500 ml der Mischsalzlösung in ein Becherglas, Hinzufügen von Kobaltsulfat von 0,143 Mund Mangansulfat von 0,018 M in die Nickel-Kobalt-Mangansulfat-Mischsalzlösung, dann Zugeben von 50 mL Acrylsäure zum ausreichenden Rühren, Konstanthalten der Temperatur bei 45 °C, Zugeben von Ammoniumcarbonat und Rühren bis zur vollständigen Ausfällung, und dann Stehenlassen für 3 Stunden, um das Nickel-Kobalt-Mangan-Material zu erhalten.
    • (2) Herstellung von CNP-Al: Dispergieren von 6,5 g Kohlenstoff-Nanopulver in 50 mL Polyethylenglykol und Hinzufügen von 70 mL Aluminiumchloridlösung von 0,47 M zum Mischen, Einbringen der Mischung in einen Elektroofen und Einleiten von Ar zur Behandlung der Mischung bei 1.284 °C für 6 Stunden, um 7,9 g CNP-Al zu erhalten, das Al4C3 enthält.
    • (3) Synthese von NaNi0.68Co0.23Mn0,09O2 · 0,037CNP-Al/0,015NaVO3: Mischen, Kugelmahlen, Trocknen und Dehydratisieren von 122,0 g Natriumacetat, 60,1 g des in Schritt (1) hergestellten Nickel-Kobalt-Mangan-Materials und 6,8 g des in Schritt (2) hergestellten CNP-Al, Einbringen desselben in einen Elektroofen zur Kalzinierung in der ersten Phase bei 590 °C für 6 Stunden und anschließendes Glühen, dann Zugeben von 2,7 g NaVO3 zum Mischen, Kugelmahlen und Kalzinieren in der zweiten Phase bei 680 °C für 16 Stunden, um das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2 · 0,037CNP-Al/0,015NaVO3 zu erhalten.
    • (4) Entfernen des Natriums und Beschichten des Natriumsalzes: 20 g des in Schritt (3) hergestellten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt werden in ein Becherglas mit 45 mL Polyethylenglykol gegeben, 25 mL Ammoniumsulfatlösung von 0,019 M zum kräftigen Rühren und anschließendem Stehenlassen, Entfernen einer überstehenden Flüssigkeit, Reinigen und anschließendes Einbringen einer festen unteren Schicht in eine Mikrowellenheizvorrichtung zum Trocknen bei 180 °C für 42 Minuten, anschließendes Dehydratisieren, Entalkoholisieren und Deaminieren, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2 · 0,037CNP-Al/0,015NaVO3 zu erhalten.
  • Ausführungsform 4:
  • Ein nickelhaltiges Natriumionen-Kathodenmaterial hatte die chemische Formel NaNi0.55Co0.18Mn0.27O2 · 0,034CNP-Al/0,02NaVO3.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt umfasste die folgenden Schritte:
    • (1) Herstellung eines Nickel-Kobalt-Mangan-Materials: Unterziehen eines ternären Kathodenmaterials, das aus einer ternären Lithium-Altbatterie zurückgewonnen wurde, einer Säureauslaugung, Aluminiumentfernung, Kupferentfernung und Extraktion, um eine Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung zu erhalten, Bestimmen eines molaren Verhältnisses (0.965 : 0,12 : 0,11) von Nickel-Kobalt-Mangan in der Nickel-Kobalt-Mangansulfat-Mischsalzlösung, Einfüllen von 500 ml der Mischsalzlösung in ein Becherglas, Hinzufügen von Kobaltsulfat von 0,2 Mund Mangansulfat von 0,25 M in die Nickel-Kobalt-Mangansulfat-Mischsalzlösung, dann Zugeben von 50 mL Acrylsäure zum ausreichenden Rühren, Konstanthalten der Temperatur bei 45 °C, Zugeben von Ammoniumcarbonat und Rühren bis zur vollständigen Ausfällung, und dann Stehenlassen für 3 Stunden, um das Nickel-Kobalt-Mangan-Material zu erhalten.
    • (2) Herstellung von CNP-Al: Dispergieren von 5,3 g Kohlenstoff-Nanopulver in 40 mL Polyethylenglykol und Hinzufügen von 60 mL Aluminiumchloridlösung von 0,47 M zum Mischen, Einbringen der Mischung in einen Elektroofen und Einleiten von Ar zur Behandlung der Mischung bei 1.284 °C für 6 Stunden, um 6,4 g CNP-Al zu erhalten, das Al4C3 enthält.
    • (3) Synthese von NaNi0.55Co0.18Mn0.27O2 · 0,034CNP-Al/0,02NaVO3: Mischen, Kugelmahlen, Trocknen und Dehydratisieren von 98,8 g Natriumacetat, 55,1 g des in Schritt (1) hergestellten Nickel-Kobalt-Mangan-Materials und 5,2 g des in Schritt (2) hergestellten CNP-Al, Einbringen desselben in einen Elektroofen zur Kalzinierung in der ersten Phase bei 590 °C für 6 Stunden und anschließendes Glühen, dann Zugeben von 3,1 g +NaVO3 zum Mischen, Kugelmahlen und Kalzinieren in der zweiten Phase bei 680 °C für 16 Stunden, um das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.55Co0.18Mn0.27O2 · 0,034CNPAl/0,02NaVO3 zu erhalten.
    • (4) Entfernen des Natriums und Beschichten des Natriumsalzes: 20 g des in Schritt (3) hergestellten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt werden in ein Becherglas mit 45 mL Polyethylenglykol gegeben, 25 mL Ammoniumsulfatlösung von 0,019 M zum kräftigen Rühren und anschließendem Stehenlassen, Entfernen einer überstehenden Flüssigkeit, Reinigen und anschließendes Einbringen einer festen unteren Schicht in eine Mikrowellenheizvorrichtung zum Trocknen bei 180 °C für 42 Minuten, anschließendes Dehydrieren, Entalkoholisieren und Deaminieren, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.55Co0.18Mn0.27O2 · 0,034CNP-Al/0,02NaVO3. zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 1:
  • Ein Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt hatte die chemische Formel NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2 · 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt umfasste die folgenden Schritte:
    • (1) Herstellung eines Nickel-Kobalt-Mangan-Materials: Unterziehen eines ternären Kathodenmaterials, das aus einer ternären Lithium-Altbatterie zurückgewonnen wurde, einer Säureauslaugung, Aluminiumentfernung, Kupferentfernung und Extraktion, um eine Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung zu erhalten, Bestimmen eines molaren Verhältnisses (0.965: 0,12: 0,11) von Nickel-Kobalt-Mangan in der Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung, Einfüllen von 500 ml der Mischsalzlösung in ein Becherglas, Hinzufügen von Nickelsulfat von 0,011 M, Kobaltsulfat 0,002 M und Mangansulfat 0,012 M in die Nickel-Kobalt-Mangansulfat-Mischsalzlösung, dann Zugeben von 40 ml methylierter Cellulose zum ausreichenden Rühren, Konstanthalten der Temperatur bei 45 °C, Zugeben von Natriumcarbonat und Rühren bis zur vollständigen Ausfällung, und dann Stehenlassen für 3 Stunden, um das Nickel-Kobalt-Mangan-Material zu erhalten.
    • (2) Herstellung von CNP-Al: Dispergieren von 4 g Kohlenstoff-Nanopulver in 30 mL Polyethylenglykol und Hinzufügen von 75 mL Aluminiumchloridlösung von 0,47 M zum Mischen, Einbringen der Mischung in einen Elektroofen und Einleiten von Ar zur Behandlung der Mischung bei 940 °C für 6 Stunden, um 5,5 g CNP-Al mit Al4C3 zu erhalten.
    • (3) Synthese von NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2 · 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3: Mischen, Kugelmahlen, Rühren, Trocknen und Dehydratisieren von 35 g Natriumhydroxid, 46,17 g des in Schritt (1) hergestellten Nickel-Kobalt-Mangan-Materials und 4,7 g des in Schritt (2) hergestellten CNP-Al, die in einem Elektroofen in der ersten Phase 8 Stunden lang bei 540 °C kalziniert und anschließend geglüht werden, dann werden 2,4 g NH4VO3 zum Mischen, Kugelmahlen und Kalzinieren in der zweiten Phase bei 740 °C für 10 Stunden, um das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.8Co0.1Mn0.1O2 · 0,059CNP-Al/0,03NH4VO3. zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 2:
  • Ein Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt hatte die chemische Formel NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2 · 0,037CNP-Al.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt umfasste die folgenden Schritte:
    • (1) Herstellung eines Nickel-Kobalt-Mangan-Materials: Unterziehen eines ternären Kathodenmaterials, das aus einer ternären Lithium-Altbatterie zurückgewonnen wurde, einer Säureauslaugung, Aluminiumentfernung, Kupferentfernung und Extraktion, um eine Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung zu erhalten, Bestimmen eines molaren Verhältnisses (0.965: 0,12: 0,11) von Nickel-Kobalt-Mangan in der Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung, Einfüllen von 500 ml der Mischsalzlösung in ein Becherglas, Hinzufügen von Kobaltsulfat von 0,143 Mund Mangansulfat von 0,018 M in die Nickel-Kobalt-Mangansulfat-Mischsalzlösung, dann Zugeben von 50 mL Acrylsäure für ausreichendes Rühren, Konstanthalten der Temperatur bei 45 °C, Zugeben von Natriumcarbonat und Rühren bis zur vollständigen Ausfällung, und dann Stehenlassen für 3 Stunden, um das Nickel-Kobalt-Mangan-Material zu erhalten.
    • (2) Herstellung von CNP-Al: Dispergieren von 6,5 g Kohlenstoff-Nanopulver in 50 mL Polyethylenglykol und Hinzufügen von 70 mL Aluminiumchloridlösung von 0,47 M zum Mischen, Einbringen der Mischung in einen Elektroofen und Einleiten von Ar zur Behandlung der Mischung bei 1.284 °C für 6 Stunden, um 7,9 g CNP-Al zu erhalten, das Al4C3 enthält.
    • (3) Synthese von NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2 · 0,037CNP-Al: Mischen, Kugelmahlen, Trocknen und Dehydratisieren von 122,0 g Natriumacetat, 60,1 g des in Schritt (1) hergestellten Nickel-Kobalt-Mangan-Materials und 6.8 g des in Schritt (2) hergestellten CNP-Al, Einbringen derselben in einen Elektroofen zur Kalzinierung in der ersten Phase bei 590 °C für 6 Stunden, Glühen und dann Kalzinierung in der zweiten Phase bei 680 °C für 16 Stunden, um das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2 · 0,037CNP-Al zu erhalten.
    • (4) Entfernen des Natriums und Beschichten des Natriumsalzes: 20 g des in Schritt (3) hergestellten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt werden in ein Becherglas mit 45 mL Polyethylenglykol gegeben, 25 mL Ammoniumsulfatlösung von 0,019 M zum kräftigen Rühren und anschließendem Stehenlassen, Entfernen einer überstehenden Flüssigkeit, Reinigen und anschließendes Einbringen einer festen unteren Schicht in eine Mikrowellenheizvorrichtung zum Trocknen bei 180 °C für 42 Minuten, anschließendes Dehydrieren, Entalkoholisieren und Deaminieren, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2 · 0,037CNPAl zu erhalten.
  • Vergleichsbeispiel 3:
  • Ein Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt hatte die chemische Formel NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2/0,015NaVO3.
  • Ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt umfasste die folgenden Schritte:
    • (1) Herstellung eines Nickel-Kobalt-Mangan-Materials: Unterziehen eines ternären Kathodenmaterials, das aus einer ternären Lithium-Altbatterie zurückgewonnen wurde, einer Säureauslaugung, Aluminiumentfernung, Kupferentfernung und Extraktion, um eine Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung zu erhalten, Bestimmen eines molaren Verhältnisses (0.965: 0,12: 0,11) von Nickel-Kobalt-Mangan in der Nickel-Kobalt-Mangan-Sulfat-Mischsalzlösung, Einfüllen von 500 ml der Mischsalzlösung in ein Becherglas, Hinzufügen von Kobaltsulfat von 0,143 Mund Mangansulfat von 0,018 M in die Nickel-Kobalt-Mangansulfat-Mischsalzlösung, dann Zugeben von 50 mL Acrylsäure für ausreichendes Rühren, Konstanthalten der Temperatur bei 45 °C, Zugeben von Natriumcarbonat und Rühren bis zur vollständigen Ausfällung, und dann Stehenlassen für 3 Stunden, um das Nickel-Kobalt-Mangan-Material zu erhalten.
    • (2) Synthese von NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2/0,015NaVO3: Mischen, Kugelmahlen, Trocknen und Dehydratisieren von 122,0 g Natriumacetat und 60,1 g des in Schritt (1) hergestellten Nickel-Kobalt-Mangan-Materials, Einbringen desselben in einen Elektroofen für die erste Phase der Kalzinierung bei 590 °C für 6 Stunden und anschließendes Glühen, dann Zugeben von 2,7 g NaVO3 zum Mischen, Kugelmahlen und Kalzinieren in der zweiten Phase bei 680 °C für 16 Stunden, um das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2/0,015NaVO3 zu erhalten.
    • (3) Entfernen des Natriums und Beschichten des Natriumsalzes: 20 g des in Schritt (3) hergestellten Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt werden in ein Becherglas mit 45 mL Polyethylenglykol gegeben, 25 mL Ammoniumsulfatlösung von 0,019 M zum kräftigen Rühren und anschließendem Stehenlassen, Entfernen einer überstehenden Flüssigkeit, Reinigen und anschließendes Einbringen einer festen unteren Schicht in eine Mikrowellenheizvorrichtung zum Trocknen bei 180 °C für 42 Minuten, anschließendes Dehydrieren, Entalkoholisieren und Deaminieren, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt NaNi0.68Co0.23Mn0.09O2/0,015NaVO3 zu erhalten.
  • Experiment:
  • Partikelgrößen, Härte, BET- und Klopfdichte des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt der Ausführungsformen 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 wurden jeweils gemessen. Dann wurden die Natriumionen-Kathodenmaterialien mit hohem Nickelgehalt der Ausführungsformen 1 bis 4 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 mit Acetylenschwarz und Polyvinylidenfluorid (PVDF) in einem Massenverhältnis von 80: 15: 5 in einem Becherglas gemischt, und dann wurde eine kleine Menge NMP hinzugefügt und zu einer Aufschlämmung gemahlen. Anschließend wurde die Aufschlämmung mit einem Beschichtungsgerät gleichmäßig mit einer Dicke von 120 µm auf eine Aluminiumfolie aufgetragen, in einen Vakuumtrockenofen gegeben und 8 Stunden lang bei 100 °C gehalten und dann in eine Positivplatte mit einem Durchmesser von 16 mm gestanzt (die Masse des aktiven Materials betrug etwa 15 mg bis 20 mg). Als Elektrolyt wurde eine organische Lösung von NaPF6-Ethylencarbonat mit einer Konzentration von 1,2 M verwendet, und als Anode diente ein Natrium-Metallblech, das in einem mit Ar gefüllten Handschuhfach zu einer CR2025-Knopfbatterie zusammengebaut wurde. Ein BTS-Batterietester wurde verwendet, um die Leistung der Batterien zu prüfen. Die Prüfspannung lag zwischen 2,5 V und 4,0 V, die Stromdichte betrug 2 C und die Abtastrate 0,1 mV/s. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1: Testergebnisse
    Probe Ausführungsform 1 Ausführungsform 2 Ausführungsform 3 Ausführungsform 4 Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Vergleichsbeispiel 3
    D50 (µm) 6,49 6,66 6,86 6,75 6,85 6,13 6,17
    Dmax (µm) 36,9 41,3 48,3 54,3 36,6 56,3 74,6
    Härte (HB) 124 121 124 128 96 94 87
    BET (m2/g) 0,74 0,96 0,87 0,94 0,71 0,67 0,64
    Klopfdichte (m3/g) 3,6 3,7 3,5 3,5 3,3 3,3 3,2
    Spezifische Entladekapazität (mAh·g-1) First time 164,3 165,1 164,7 161,9 153,3 156,3 157,9
    100-tes Mal 137,8 138,9 135 134,3 123,6 124,1 126,4
    150-tes Mal 124,5 126,7 127,3 127,9 113,2 114,3 116,3
    1. Mal 78,4 77,8 73,2 74,9 71,3 75,2 76,5
    Entlade/Lade -Effizienz (%) 100tes Mal 89,4 91,5 87,7 92,7 82,6 84,8 85,3
    150tes Mal 99,9 99,8 99,7 99,9 99,2 99,5 99,5
  • Hierbei wurde das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt aus Ausführungsform 1 einem REM-Test und einem TEM-Test unterzogen. Die Ergebnisse des REM-Tests sind in 1 dargestellt, die Ergebnisse des TEM-Tests in 2. Das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt von Vergleichsbeispiel 1 wurde einem TEM-Test unterzogen, und die Testergebnisse sind in 3 dargestellt.
  • Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die erste spezifische Entladungskapazität der CR2025-Knopfbatterie, die aus dem Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt der vorliegenden Anmeldung hergestellt wurde, 161,9 mAh-g-1 und mehr erreichen kann, und die spezifische Entladungskapazität nach 150 Zyklen immer noch 124,5 mAh-g-1 und mehr beträgt; die erste Entladungs-/Ladungseffizienz der CR2025-Knopfbatterie, die aus dem Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt der vorliegenden Anmeldung hergestellt wurde, kann 73,2% und mehr erreichen, und die Entladungs-/Ladungseffizienz nach 150 Zyklen kann 99,7% und mehr erreichen.
  • Durch den Vergleich von Ausführungsform 1 und Vergleichsbeispiel 1 ist ersichtlich, dass, wenn andere Bedingungen unverändert bleiben, das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt schließlich nicht der Entfernung von restlichem Natrium unterzogen wird und das schließlich hergestellte Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt eine schlechte spezifische Entladungskapazität und Entladungs-/Ladungseffizienz aufweist, was die Zyklenstabilität des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt verschlechtert.
  • Der Vergleich von Ausführungsform 3 und den Vergleichsbeispielen 2 bis 3 zeigt, dass, wenn andere Bedingungen unverändert bleiben und das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt kein MVOx oder CNP-Al enthält, die Härte des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt abnehmen kann und die spezifische Entladekapazität und die Entlade-/Ladewirkungseffizienz schlechter sein können. Ferner ist aus 1 ersichtlich, dass die Größe des Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt Ausführungsform 1 hauptsächlich 5 µm bis 10 µm beträgt, die Teilchen relativ kompakt sind und weniger dispergierte Natriumionen-Kathodenmaterialien mit hohem Nickelgehalt dispergiert sind.
  • Aus 2 ist ersichtlich, dass auf der Oberfläche des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt von Ausführungsform 1 eine 38 nm dicke Überzugsschicht vorhanden ist, die strukturelle Defekte vermeiden und die elektrochemische Leistung verbessern kann. Aus 3 ist ersichtlich, dass das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt von Vergleichsbeispiel 1 eine glatte Oberfläche ohne Überzugsschicht aufweist.
  • Die obigen Ausführungsformen sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, aber die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und alle anderen Änderungen, Modifikationen, Substitutionen, Kombinationen und Vereinfachungen, die ohne Abweichung vom Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, sollten gleichwertige Ersatzmittel sein und sind im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten.

Claims (10)

  1. Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt, wobei eine chemische Formel des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx ist, mit a + b + c = 1, 0,5 ≤ a < 1, 0 < b ≤ 0,25, a/b ≥ 2,5, 0 < c ≤ 0,3, 0 < t ≤ 0,1, 0 < f ≤ 0,1, und M Natrium und/oder Kupfer und/oder Zink und/oder Zirkonium und/oder Ammonium ist.
  2. Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt gemäß Anspruch 1, wobei MVOx in NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx Vanadat und/oder Metavanadat und/oder Pyrovandat ist.
  3. Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt gemäß Anspruch 1, wobei CNP-Al in NaNiaCobMncO2-fCNP-Al/tMVOx aus einem Kohlenstoffnanopulver, einer Aluminiumquelle und einem Dispergiermittel gebildet ist.
  4. Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt gemäß Anspruch 3, wobei CNP-Al durch Mischen des Kohlenstoff-Nanopulvers mit dem Dispergiermittel, anschließendes Mischen desselben mit der Aluminiumquelle und anschließende Behandlung des Gemischs bei 900 °C bis 1300 °C für 3 Stunden bis 12 Stunden unter Schutzatmosphäre hergestellt wird.
  5. Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt gemäß Anspruch 4, wobei CNP-Al Al4C3 enthält.
  6. Verfahren zur Herstellung des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die folgenden Schritte: Mischen einer Natriumquelle und von Kohlenstoff-Nano-Aluminium mit einem Nickel-Kobalt-Mangan-Material, Trocknen und Entwässern desselben, Durchführen einer ersten Phase der Kalzinierung an der Mischung, Glühen und anschließendes Mischen von MVOx in der Mischung und Durchführen einer zweiten Phase der Kalzinierung an der Mischung, um das Kathodenmaterial zu erhalten.
  7. Verfahren zur Herstellung des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt gemäß Anspruch 6, ferner umfassend einen Schritt zur Entfernung von restlichem Natrium aus dem Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt nach der zweiten Phase der Kalzinierung zu bilden.
  8. Verfahren zur Herstellung des Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt gemäß Anspruch 7, wobei die Arbeitsschritte zur Entfernung des restlichen Natriums umfassen: Einbringen des Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt nach der zweiten Phase der Kalzinierung in eine Alkohollösung, Zugeben eines Natriumentferners zum Rühren und Stehenlassen, dann Durchführen einer hydrothermalen Trocknung der Mischung, um das mit Natriumsalz beschichtete Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt zu erhalten.
  9. Verfahren zur Herstellung des Natriumionen-Kathodenmaterials mit hohem Nickelgehalt gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Nickel-Kobalt-Mangan-Material durch Recycling einer ternären Lithiumbatterie gewonnen wird.
  10. Batterie, aufweisend das Natriumionen-Kathodenmaterial mit hohem Nickelgehalt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
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