ES2932158T3 - Material activo de electrodo activo y procedimiento de preparación del mismo y batería de iones de sodio y dispositivo que lo comprende - Google Patents

Material activo de electrodo activo y procedimiento de preparación del mismo y batería de iones de sodio y dispositivo que lo comprende Download PDF

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Abstract

Un material activo de electrodo positivo y un método de preparación del mismo, y una batería de iones de sodio (5) y un dispositivo que comprende el mismo. El material activo del electrodo positivo satisface la siguiente fórmula química: Na 0.67Mn xA yB zO 2 ±δ. En la fórmula química, A se selecciona de uno o más de Co, Ni y Cr; B se selecciona de uno o más de Mg, Al, Ca, Ti, Cu, Zn y Ba; 0,6<x<1, 0<y<0,1, 0,6<x+y<0,8, z>0, x+y+z=1, 0<=δ<=0,1 y (I). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Material activo de electrodo activo y procedimiento de preparación del mismo y batería de iones de sodio y dispositivo que lo comprende
Campo técnico
Esta solicitud pertenece al campo técnico de los aparatos de almacenamiento de energía, y específicamente se refiere a un material activo positivo, procedimiento de preparación del mismo, una batería de iones de sodio y un aparato que lo contiene.
Antecedentes
En la actualidad, las baterías de iones de litio ocupan la posición central de las baterías de energía. Sin embargo, las baterías de iones de litio también se enfrentan a grandes desafíos, como problemas inferiores debido a la creciente escasez de recursos de litio, el aumento del precio de las materias primas, el retraso en el desarrollo de la tecnología de reciclaje y la tasa de reciclaje de las baterías consumidas y similares. La batería de iones de sodio puede realizar la carga y la descarga mediante el procedimiento de intercalación y desintercalación de iones de sodio entre los electrodos positivo y negativo. Además, las reservas de recursos de sodio son mucho más abundantes y están más distribuidas que las de litio. En vista del costo mucho más bajo de los recursos de sodio que los de litio, la batería de iones de sodio se ha convertido en una nueva generación de sistemas electroquímicos con un gran potencial para reemplazar las baterías de iones de litio.
Al igual que las baterías de iones de litio, un material activo positivo es un factor clave que afecta el rendimiento de las baterías de iones de sodio. Por lo tanto, cómo mejorar el rendimiento del material activo positivo se ha convertido en un tema importante en el desarrollo de baterías de iones de sodio.
Singh Gurpreet et al. "High Voltage Mg-doped Na 0,67 Ni 0,3 - x Mg x Mn 0,7 O 2 (x = 0,05, 0,1) Na-Ion cathodes with Enhanced Stability and Rate Capability”, CHEMISt Ry OF MATERIALS, Vol. 28, No. 14, 11 de julio de 2016. páginas 5087-5094, XP055790940, describe materiales Na0,67Ni0,3Mn0,7O2 de estructura P2 sustituida con magnesio que han sido preparados por un procedimiento sencillo de estado sólido e investigados como cátodos en baterías de iones de sodio. Los materiales dopados con Mg descritos en este documento han sido caracterizados por difracción de rayos X (XRD), resonancia magnética nuclear de estado sólido (SS-NMR) de 23Na y microscopía electrónica de barrido (SEM). El desempeño electroquímico de las muestras se probó en medias celdas vs metal Na a temperatura ambiente. Los materiales dopados con Mg operan a un alto voltaje promedio de ca. 3,3 V vs Na/Na+ entregando capacidades específicas de ~ 120 mAh g-1, que se mantienen estables hasta 50 ciclos. El dopaje con Mg suprime la bien conocida transición de fase P2-O2 observada en la composición no dopada al estabilizar la fase OP4 reversible durante la carga (durante la eliminación de Na). Las mediciones de GITT mostraron que la movilidad de los iones de Na se mejora en 2 órdenes de magnitud con respecto al material P2-Na0,67Ni0,3Mn0,7O2 original. Se postula que la rápida movilidad de los iones de Na puede causar un rendimiento de velocidad mejorado.
Resumen
Los inventores encontraron que entre varios materiales activos positivos que han sido estudiados extensamente, tales como óxidos, fluoruros, sulfuros, fosfatos, pirofosfatos, marcos orgánicos metálicos/hexacianuros metálicos y compuestos orgánicos, esos materiales activos positivos de óxido de metal de transición con una estructura en capas tienen una mayor capacidad teórica, una mayor densidad y una facilidad de preparación del material, por lo que se han convertido en un material activo positivo muy potencial para las baterías de iones de sodio. Desde la perspectiva de la comercialización, los óxidos de metales de transición con estructura en capas contienen preferentemente metales de transición activos con abundantes reservas y precios bajos, como el manganeso. Sin embargo, tales óxidos de metales de transición monobásicos de bajo costo como material activo positivo tienen las desventajas de un rendimiento de capacidad y voltaje promedio más bajos y tienen un ciclo de vida corto, lo que dificulta cumplir con los requisitos de rendimiento comercial.
Los inventores han llevado a cabo una gran cantidad de investigaciones destinadas a mejorar el rendimiento del material activo positivo, de modo que pueda tener un rendimiento de mayor capacidad y voltaje promedio, al mismo tiempo que tiene un mayor rendimiento de ciclo, proporcionando así una batería de iones de sodio que puede tener alto rendimiento de capacidad, alto voltaje promedio y alto rendimiento de ciclo al mismo tiempo.
Por lo tanto, en un primer aspecto, la presente solicitud proporciona un material activo positivo que satisface la fórmula química de Na0,67MnXAyBzO2±5, en el que A se selecciona de entre uno o más de Co, Ni y Cr, B se selecciona de entre uno o más de Mg, Al, Ca, Ti, Cu, Zn y Ba, 0,6 < x < 1,0 < y < 0,1,0,6 < x y < 0,8, z > 0, x y z =1,0 < 5 < 0,1, y
3,33 2(5 -y-z) 3,33 2(5 -y-z)
---------- — — 1 < x < ----------1—-— -
4 3
En un segundo aspecto, la presente solicitud proporciona un procedimiento para preparar un material activo positivo, que comprende las siguientes etapas: mezclar un precursor de sodio, óxido de manganeso, un óxido de A y un óxido de B para formar una mezcla, y a continuación sinterizar la mezcla. obtener el material activo positivo;
donde el material activo positivo satisface la fórmula química de Na0,67MnXAyBzO2±5, en el que A se selecciona de entre uno o más de Co, Ni y Cr, B se selecciona de entre uno o más de Mg, Al, Ca, Ti, Cu, Zn y Ba, 0,6 < x < 1,0 < y < 0,1,
0,6 < x y < 0,8, z > 0, x y z =1,0 < 5 < 0,1, y
3,33 2(5-v-z) 3,33 2(5-y-z)
----------------------------------------- — - < x < ------------------------------- ---------------------- ---
En un tercer aspecto, la presente solicitud proporciona una batería de iones de sodio, que comprende una placa de electrodo positivo, comprendiendo la placa de electrodo positivo el material activo positivo del primer aspecto de la presente solicitud.
En un cuarto aspecto, la presente solicitud proporciona un aparato que comprende la batería de iones de sodio del tercer aspecto de la presente solicitud.
En comparación con el estado de la técnica, la presente solicitud tiene al menos los siguientes efectos beneficiosos:
El material activo positivo proporcionado por la presente solicitud cumple con la fórmula química Na0,67MnXAyBzO2±5, en la que se dopan un metal de transición electroquímicamente activo A y un metal no electroquímicamente activo B, y la proporción de cada elemento en el material activo positivo se controla dentro de un intervalo específico, lo que permite que el material activo positivo tenga un rendimiento de capacidad, un voltaje promedio y un rendimiento de ciclo más altos. Por lo tanto, la batería de iones de sodio que adopta el material activo positivo también puede tener un rendimiento de capacidad, un voltaje promedio y un rendimiento de ciclo más altos.
El aparato de la presente solicitud comprende la batería de iones de sodio proporcionada por la presente solicitud, por lo que tiene al menos los mismos efectos técnicos que la batería de iones de sodio.
Descripción de los dibujos
Para explicar más claramente las soluciones técnicas de las realizaciones de la presente invención, a continuación se presentarán brevemente los dibujos de las realizaciones de la presente invención. Obviamente, los dibujos que se describen a continuación son solo algunas realizaciones de la presente invención. Para los expertos en la materia, se pueden obtener otros dibujos basados en los dibujos sin ningún trabajo creativo.
La Fig. 1 es una imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) del material activo positivo proporcionado en el Ejemplo 1 de la solicitud.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de una batería de iones de sodio según una realización de la presente solicitud.
La Fig. 3 es una vista e
Figure imgf000003_0001
despiece de la Fig. 2.
La Fig. 4 es una vista en perspectiva de un módulo de batería según una realización de la presente solicitud.
La Fig. 5 es una vista en perspectiva de un paquete de baterías según una realización de la presente solicitud.
La Fig. 6 es una vista e
Figure imgf000003_0002
despiece de la Fig. 5.
La Fig. 7 es una vista esquemática que muestra un aparato con una batería de iones de sodio como fuente de energía según una realización de la presente solicitud.
Descripción detallada
Para hacer evidente el objeto, la solución técnica y los efectos técnicos de la presente solicitud, a continuación se describe adicionalmente la presente solicitud en detalle con referencia a las realizaciones. Debe entenderse que las realizaciones descritas en la presente descripción son solo para explicar la presente solicitud y no pretenden limitar la solicitud.
En la presente descripción, debe señalarse que, a menos que se indique lo contrario, la mención de intervalos numéricos por "arriba" y "abajo" incluye todos los números dentro de ese intervalo, incluidos los puntos finales. Como se usa en esta invención, "un/una", "uno/una", "el/la", "al menos uno/una" y "uno/una o más" se usan indistintamente, a menos que se indique lo contrario y la mención de "más" en la frase "uno/una o más" incluye dos o más.
El resumen anterior de la presente solicitud no pretende describir cada realización divulgada o cada implementación en esta solicitud. La siguiente descripción ilustra realizaciones ejemplares más específicamente. En muchos lugares a lo largo de la solicitud, se brinda orientación a través de una serie de ejemplos, que se pueden usar en varias combinaciones.
En cada caso, la enumeración es solo un grupo representativo y no debe interpretarse como exhaustiva.
Material activo positivo
En primer lugar, se describe el material activo positivo según el primer aspecto de la presente solicitud. El material activo positivo satisface la fórmula química de Na0,67MnXAyBzO2±5, en la que A se selecciona de entre uno o más de Co, Ni y Cr, B se selecciona de entre uno o más de Mg, Al, Ca, Ti, Cu, Zn y Ba, 0,6 < x < 1, 0 < y < 0,1,0,6 < x y < 0,8, z > 0, x y z =1,0 < 5 < 0,1, y
3,33 2(5-y-r) 3,33 2(5 -y-z)
------------- - -- - < x < ------------- ------
El material activo positivo según la presente solicitud dopado con un metal de transición A electroquímicamente activo puede mejorar la estabilidad del material activo positivo en un ambiente de aire y reducir eficazmente la pérdida de capacidad del material activo positivo durante la primera carga. Y durante el procedimiento de carga y descarga, la transferencia de electrones del metal de transición A proporciona una compensación de carga efectiva para la desintercalación/ intercalación de iones de sodio, lo que aumenta efectivamente el voltaje promedio y la capacidad específica del material activo positivo. Preferiblemente, A comprende o es Ni.
El material activo positivo según la presente solicitud también dopado con un metal B no electroquímicamente activo puede mejorar efectivamente la estabilidad estructural y la tasa de retención de capacidad del material activo positivo durante los ciclos de carga y descarga, mejorando así en gran medida el rendimiento del ciclo del material activo positivo. Preferiblemente, B se selecciona de entre uno o más de Mg, Ca, Ti, Cu, Zn y Ba. Más preferiblemente, B se selecciona de entre uno o más de Mg, Ti, Cu, Zn y Ba.
El material activo positivo según la presente solicitud satisface la fórmula química de Na0,67MnXAyBzO2±5, en la que la relación de cada elemento que se controla dentro del intervalo específico permite que el material activo positivo tenga menos defectos de composición química y reduce la fase de impurezas contenida en el material, y especialmente permite que el efecto sinérgico del metal de transición A y del metal B se logren por completo, mejorando así de manera efectiva el rendimiento del ciclo y el rendimiento de la capacidad del material activo positivo.
3 , 33 2 ( 5 - y - r ) 3 , 33 2 ( 5 - v - r )
------------ -1------- - < x <------------ *------- -Además, la presencia de 4 3 también puede suprimir eficazmente la distorsión de la red del material activo positivo causada por el efecto Jahn-Teller al tiempo que garantiza la actividad electroquímica del Mn, lo que hace que la estructura del material activo positivo sea más estable y reduce el daño al electrodo positivo y al electrodo negativo causado por la disolución de iones de manganeso y también asegura que la batería de iones de sodio tenga una baja resistencia interna, mejorando así aún más el rendimiento del ciclo y el rendimiento de la capacidad del material activo positivo.
Por lo tanto, el material activo positivo de la presente solicitud puede tener un rendimiento de capacidad, un voltaje promedio y un rendimiento de ciclo más altos.
El material activo positivo según la presente solicitud satisface 0,6 < x < 1, opcionalmente, x > 0,61, > 0,62, > 0,63, > 0,64, > 0,65 o > 0,67, y adicionalmente, opcionalmente, x puede ser < 0,98, < 0,96 , < 0,94, < 0,92, < 0,90, < 0,88, < 0,85, < 0,83, < 0,80, < 0,78, < 0,75, < 0,73, < 0,72 o < 0,70. Preferiblemente, 0,65 < x < 0,9. Mantener la relación de Mn dentro del intervalo apropiado es beneficioso para mejorar aún más el rendimiento de la capacidad, el voltaje promedio y el rendimiento del ciclo del material activo positivo.
El material activo positivo según la presente solicitud satisface 0 < y < 0,1, opcionalmente, y > 0,005, > 0,01, > 0,02, > 0,03, > 0,035, > 0,04, > 0,045 o > 0,05, y además, opcionalmente, y puede ser < 0,095, < 0,09, < 0,08, < 0,07, < 0,065, < 0,06, < 0,055, < 0,05, < 0,045 o < 0,04. Preferiblemente, 0,03 < y < 0,07. Mantener la relación del metal de transición A dentro del intervalo apropiado es beneficioso para mejorar aún más el rendimiento de la capacidad y el rendimiento del ciclo del material activo positivo mientras se hace que el material activo positivo tenga un voltaje promedio más alto.
En algunas realizaciones, el material activo positivo según la presente solicitud satisface 1 < z/y < 12. Controlando la proporción de metal de transición A y metal B en el material activo positivo dentro del intervalo apropiado, el efecto sinérgico del metal de transición A y del metal B puede funcionar mejor, el parámetro de celda unitaria c/a aumenta, y el enlace metal-oxígeno (MO) se fortalece, de modo que la estructura cristalina del material activo positivo tiene un espacio de capa más grande, y es más fácil para los iones de sodio desintercalarse/intercalarse entre las capas, aumentando así la capacidad específica de carga y/o descarga del material activo positivo. Además, tener el z/y apropiado también permite que el material activo positivo tenga una estructura más estable y una mayor tasa de retención de capacidad de ciclo.
En algunas realizaciones de la presente solicitud, z/y puede ser > 1, > 2, > 2,3, > 2,7, > 3, > 3,2, > 3,5, > 4, > 4,5, > 5, > 5,5, > 6 o > 6,5. Además, z/y puede ser < 12, < 11,5, < 11, < 10,5, < 10, < 9,5, < 9, < 8,5, < 8, < 7,5, < 7, < 6,5 o < 6.
Preferiblemente, el material activo positivo según la presente solicitud satisface 3 < z/y < 9, lo que puede aumentar aún más la capacidad específica de carga y/o descarga y la tasa de retención de capacidad de ciclo del material activo positivo.
En algunas realizaciones, el material activo positivo según la presente solicitud tiene un parámetro de celda unitaria c/a, preferiblemente, de 3,8510 < c/a < 4,9000. El parámetro de celda unitaria c/a del material activo positivo dentro del intervalo apropiado permite que se fortalezca el enlace MO y que la estructura del material activo positivo sea más estable, lo que implica que el material activo positivo tenga un mejor rendimiento de ciclo. Además, el intervalo c/s del parámetro de celda unitaria mencionado anteriormente también aumenta la separación entre capas del material activo positivo, conduce a la desintercalación/ intercalación de iones de sodio entre capas y es beneficioso para aumentar la capacidad específica de carga y/o descarga del material activo positivo. En el intervalo apropiado mencionado anteriormente, cuanto mayor sea el parámetro de celda unitaria c/a, más fuerte es el enlace M-O y más estable es la estructura del material activo positivo. Por lo tanto, el rendimiento del ciclo es mejor.
Más preferiblemente, el parámetro de celda unitaria c/a del material activo positivo es 3,8602 < c/a < 3,8800. El material activo positivo tiene un rendimiento de ciclo y un rendimiento de capacidad más altos.
En algunas realizaciones, el material activo positivo tiene una estructura cristalina de fase hexagonal. El material activo positivo con una estructura cristalina de simetría hexagonal tiene propiedades en capas más obvias, por lo que puede tener una capacidad específica y una densidad de energía más altas. Además, el material activo positivo tiene una mejor estabilidad estructural, que tiene menos cambio estructural causado por el procedimiento de desintercalación/ intercalación de iones de sodio, y constituye un buen marco principal para la desintercalación/ intercalación reversible de iones de sodio, por lo que es beneficioso para mejorar el rendimiento de la capacidad y del ciclo del material activo positivo.
En algunas realizaciones, el material activo positivo según la presente solicitud tiene un tamaño medio de partícula Dv50 de preferiblemente 3 gm a 20 gm, más preferiblemente de 5 gm a 12 gm. El material activo positivo que tiene un Dv50 preferiblemente inferior a 20 gm garantiza que la ruta de transmisión de iones de sodio y electrones en el material activo positivo sea corta, y se mejoren la conductividad iónica y la conductividad del material activo positivo, mejorando así el rendimiento cinético electroquímico y el rendimiento de velocidad durante la carga y descarga. Además, se produce un fenómeno de polarización de placa menos positivo en la batería que usa el material activo positivo, de modo que se puede mejorar la tasa de retención de capacidad durante el ciclo de carga y descarga. El material activo positivo que tiene un Dv50 de preferiblemente 3 gm o más permite que el material activo positivo tenga una mayor capacidad en gramos al tiempo que reduce las reacciones secundarias del electrolito en la superficie del material, mejorando así la densidad de energía y el rendimiento del ciclo de la batería.
El material activo positivo que tiene un diámetro de partícula promedio Dv50 de preferiblemente 3 gm a 20 gm también puede permitir que el material activo positivo tenga un área de superficie específica apropiada. En algunas realizaciones, el área superficial específica del material activo positivo es preferiblemente de 0,01 m2/g a 6 m2/g, más preferiblemente de 0,5 m2/g a 4 m2/gramo. El material activo positivo que tiene un área de superficie específica dentro del intervalo apropiado permite que el material activo positivo tenga un área de superficie específica activa más grande al tiempo que reduce las reacciones secundarias en la superficie de las partículas y la producción de gas, asegurando así que el material tenga un rendimiento electroquímico más alto. Además, el material activo positivo que tiene el área de superficie específica adecuada puede reducir eficazmente la aglomeración entre partículas del material activo positivo y mejorar el rendimiento del ciclo.
El material activo positivo que tiene un área de superficie específica dentro del intervalo apropiado también puede reducir la absorción de líquido durante la preparación de la suspensión del electrodo positivo, aumentar el contenido de sólidos y la uniformidad de la dispersión de partículas en la suspensión del electrodo positivo, mejorando así la uniformidad de la dispersión de partículas y la densidad compactada de la capa de material activo positivo, aumentando aún más la densidad de energía de la batería de iones de sodio y mejorando el rendimiento de la velocidad y el rendimiento del ciclo de la batería de iones de sodio.
En algunas realizaciones, el material activo positivo según la presente solicitud tiene una resistividad en polvo de preferiblemente 20 f ic m a 10000 f ic m , más preferiblemente de 20 fi-cm a 1000 f ic m bajo una presión de 12 MPa. El material activo positivo que tiene una resistividad en polvo dentro del intervalo apropiado puede mejorar aún más el rendimiento de la batería de iones de sodio al tiempo que garantiza que la batería de iones de sodio tenga un rendimiento de seguridad más alto.
En algunas realizaciones, preferiblemente, el material activo positivo tiene una densidad asentada de > 1,5 g/cm3. Más preferiblemente, la densidad asentada del material activo positivo es de 1,5 g/cm3 a 3,0 g/cm3. El material activo positivo que tiene la densidad asentada apropiada es beneficioso para hacer que el material activo positivo tenga una densidad compactada apropiada.
En algunas realizaciones, preferiblemente, el material activo positivo tiene una densidad compactada de > 3 g/cm3 bajo una presión de 8 toneladas. Más preferentemente, la densidad compactada del material activo positivo es de 3,5 g/cm3 a 5 g/cm3. El material activo positivo que tiene la densidad compactada adecuada permite que el material activo positivo tenga una capacidad específica superior y permite que la batería de iones de sodio que contiene el material activo positivo tenga un rendimiento de ciclo superior. Dentro del intervalo apropiado, cuanto mayor sea la densidad compactada del material activo positivo, mayor será su capacidad específica.
Haciendo que el tamaño de partícula promedio Dv50 del material activo positivo esté dentro del intervalo apropiado, es ventajoso que el material activo positivo tenga una densidad asentada y/o densidad compactada apropiada.
En algunas realizaciones, el material activo positivo tiene una morfología que es preferiblemente una estructura de hoja poligonal. Por ejemplo, es una o más de una estructura de hoja triangular, una estructura de hoja cuadrada y una estructura de hoja hexagonal, preferiblemente una estructura de hoja hexagonal. El uso del material activo positivo con tal morfología puede hacer que las partículas del material activo positivo en la capa de material activo positivo tengan un espacio adecuado entre las partículas y permita que la capa de material activo positivo tenga una mejor porosidad, lo que hace que la capa de material activo positivo tenga una alta humectabilidad de electrolitos, lo que es beneficioso para mejorar el rendimiento del ciclo y la densidad de energía de la batería de iones de sodio. El uso del material activo positivo con tal morfología también puede reducir la aglomeración entre las partículas de material activo positivo en la capa de material activo positivo, lo que hace que la batería de iones de sodio tenga un mayor rendimiento del ciclo.
El parámetro de celda unitaria c/a del material activo positivo tiene el significado conocido en la técnica, y se refiere a la relación del eje c al eje a del cristal de material activo positivo. La estructura cristalina del material activo positivo se puede determinar mediante un difractómetro de rayos X en polvo, por ejemplo, un difractómetro de rayos X Brucker D8A_A25 de Brucker AxS, Alemania, con rayos CuKa como fuente de radiación que tiene una longitud de onda del rayo A = 1,5418 Á, en el que el intervalo del ángulo de escaneo 20 es de 10° ~ 90° y la velocidad de escaneo es de 4°/min.
El área superficial específica del material activo positivo tiene el significado conocido en la técnica y puede medirse con instrumentos y procedimientos conocidos en la técnica. Por ejemplo, el área de superficie específica se puede medir con el análisis del área de superficie específica de adsorción de nitrógeno y calcularse mediante el procedimiento BET (Brunauer Emmett Teller), en el que el análisis del área de superficie específica de adsorción de nitrógeno se puede llevar a cabo por un analizador de distribución de superficie y tamaño de poro específicos Tipo: Tri Star II 3020 de Micromeritics, EUA.
El tamaño medio de partícula Dv50, del material activo positivo tiene los significados bien conocidos en la técnica, y puede medirse con instrumentos y procedimientos conocidos en la técnica, por ejemplo, con un analizador de tamaño de partícula láser, como el analizador de tamaño de partícula láser Mastersizer 3000 de Malvern Instruments Co., Ltd., Reino Unido
La morfología del material activo positivo puede medirse mediante instrumentos y procedimientos conocidos en la técnica, por ejemplo, con un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo, como el microscopio electrónico de barrido de emisión de campo de alta resolución SIGMA 500 de Carl Zeiss, Alemania.
La densidad asentada del material activo positivo puede medirse mediante instrumentos y procedimientos conocidos en la técnica. Por ejemplo, se puede medir convenientemente con un probador de densidad asentada, como el probador de densidad asentada FZS4-4B.
La densidad compactada del material activo positivo puede medirse mediante instrumentos y procedimientos conocidos en la técnica. Por ejemplo, se puede medir convenientemente con un probador de presión electrónico, como un probador de presión electrónico UTM7305.
A continuación, se describirá el procedimiento de preparación del material activo positivo proporcionado por el segundo aspecto de la presente solicitud. Mediante el procedimiento de preparación se puede obtener el material activo positivo descrito en la presente solicitud. El procedimiento para preparar el material activo positivo proporcionado por la presente solicitud comprende las siguientes etapas: mezclar un precursor de sodio, óxido de manganeso, el óxido de A y el óxido de B uniformemente con molienda en una relación estequiométrica para formar una mezcla, y luego sinterizar la mezcla para obtener el material activo positivo.
El precursor de sodio puede incluir uno o más de carbonato de sodio, bicarbonato de sodio e hidróxido de sodio. En algunas realizaciones, el precursor de sodio comprende o es carbonato de sodio.
La calcinación se puede realizar usando procedimientos y equipos conocidos en la técnica, por ejemplo, usando un horno de mufla. La temperatura de calcinación puede ser de 800 °C a 1000 °C, por ejemplo, de 850 °C a 950 °C, y por ejemplo, alrededor de 900 °C. El tiempo de calcinación puede ser de 4 h a 30 h, por ejemplo de 8 h a 20 h y por ejemplo de unas 12 h.
La preparación del material activo positivo de la presente solicitud no se limita al procedimiento en fase sólida mencionado anteriormente, y también se puede utilizar un procedimiento en fase líquida. Los expertos en la técnica pueden preparar el material activo positivo mencionado anteriormente según la composición química y la estructura del material activo positivo mencionado anteriormente siguiendo las etapas de preparación del procedimiento en fase líquida.
Placa de electrodo positivo
La presente solicitud también proporciona una placa de electrodo positivo, que comprende un colector de corriente de electrodo positivo y una capa de material activo positivo dispuesta sobre el colector de corriente de electrodo positivo. Por ejemplo, el colector de corriente de electrodo positivo tiene dos superficies opuestas, y la capa de material activo positivo está laminada en cualquiera de las dos superficies del colector de corriente de electrodo positivo o en ambas.
El colector de corriente de electrodo positivo puede estar hecho de una hoja de metal, una hoja de metal revestida de carbono o una placa de metal porosa, preferiblemente una hoja de aluminio.
La capa de material activo positivo comprende el material activo positivo del primer aspecto de la presente solicitud.
En algunas realizaciones, la capa de material activo positivo puede comprender además un aglutinante. Como ejemplo, el aglutinante puede comprender uno o más de caucho de estireno butadieno (SBR), resina acrílica a base de agua, carboximetilcelulosa de sodio (CMC-Na), fluoruro de polivinilideno (PVDF), politetrafluoroetileno etileno (PTFE), copolímero de acetato de etileno-vinilo (EVA) y alcohol polivinílico (PVA).
En algunas realizaciones, la capa de material activo positivo puede comprender además un agente conductor. Como ejemplo, el agente conductor puede comprender uno o más de carbono superconductor, negro de acetileno, negro de humo, negro de Ketjen, puntos de carbono, nanotubos de carbono, grafeno y nanofibras de carbono.
La placa de electrodo positivo se puede preparar según procedimientos convencionales en la técnica. Por lo general, el material activo positivo y el agente conductor y aglutinante opcionales se dispersan en un solvente (como N-metilpirrolidona, denominado NMP) para formar una suspensión de electrodo positivo uniforme, y la suspensión de electrodo positivo se recubre en el colector de corriente del electrodo positivo seguido de secado y laminado, formando así una placa de electrodo positivo.
Dado que la placa de electrodo positivo de la presente solicitud adopta el material activo positivo según el primer aspecto de la presente solicitud, puede tener un rendimiento de capacidad, un voltaje promedio y un rendimiento de ciclo más altos.
Batería de iones de sodio
El tercer aspecto de la presente solicitud proporciona una batería de iones de sodio que comprende la placa de electrodo positivo mencionada anteriormente, comprendiendo la placa de electrodo positivo cualquiera o más del material activo positivo según la presente solicitud.
La batería de iones de sodio comprende además una placa de electrodo negativo, un separador y una solución electrolítica.
En algunas realizaciones, la placa de electrodo negativo puede ser una hoja de metal de sodio.
En algunas realizaciones, la placa de electrodo negativo también puede comprender un colector de corriente de electrodo negativo y una capa de material activo de electrodo negativo dispuesta sobre el colector de corriente de electrodo negativo. Por ejemplo, el colector de corriente del electrodo negativo tiene dos superficies opuestas, y la capa de material activo del electrodo negativo está laminada en cualquiera de las dos superficies del colector de corriente del electrodo negativo o en ambas.
En algunas realizaciones, el colector de corriente del electrodo negativo puede estar hecho de una hoja de metal, una hoja de metal revestida de carbono o una placa de metal poroso, y preferiblemente una hoja de cobre.
La capa de material activo negativo comprende un material activo negativo, que puede ser un material activo negativo conocido en la técnica. Como ejemplo, el material activo del electrodo negativo puede incluir, entre otros, uno o más de grafito natural, grafito artificial, microesferas de carbono en mesofase (MCMB), carbono duro y carbono blando.
En algunas realizaciones, la capa de material activo negativo puede comprender además un agente conductor, que puede ser un agente conductor conocido en la técnica para electrodos negativos de batería. Como ejemplo, el agente conductor puede incluir, entre otros, uno o más de carbono superconductor, negro de acetileno, negro de humo, negro de Ketjen, puntos de carbono, nanotubos de carbono, grafeno y nanofibras de carbono.
En algunas realizaciones, la capa de material activo negativo puede comprender además un aglutinante, que puede ser un aglutinante conocido en la técnica para electrodos negativos de batería. Como ejemplo, el aglutinante puede incluir, entre otros, uno o más caucho de estireno-butadieno (SBR), resina acrílica dispersable en agua y carboximetilcelulosa de sodio (CMC-Na).
En algunas realizaciones, la capa de material activo negativo puede comprender además un espesante, que puede ser un espesante conocido en la técnica para electrodos negativos de batería. Como ejemplo, el espesante puede incluir, entre otros, carboximetilcelulosa sódica (CMC-Na).
La placa de electrodo negativo se puede preparar según procedimientos convencionales en la técnica. Normalmente, el material activo del electrodo negativo y el agente conductor, el aglutinante y el espesante opcionales se dispersan en un disolvente, en el que el disolvente puede ser agua desionizada, para formar una suspensión uniforme de electrodo negativo. La suspensión del electrodo negativo se recubre en el colector de corriente del electrodo negativo seguido de secado, prensado en frío y otros procedimientos, obteniendo así una placa de electrodo negativo.
No existe una limitación particular en el separador, y se puede usar cualquier separador bien conocido que tenga una estructura porosa con estabilidad química y mecánica. Por ejemplo, el separador se puede seleccionar de entre fibra de vidrio, tela no tejida, polietileno, polipropileno, fluoruro de polivinilideno y película compuesta multicapa de los mismos.
En algunas realizaciones, la solución electrolítica puede comprender un disolvente orgánico y una sal de sodio electrolítica. Como ejemplo, el disolvente orgánico puede comprender uno o más de carbonato de etileno (EC), carbonato de propileno (PC), carbonato de metilo y etilo (EMC) y carbonato de dietilo (DEC). La sal sódica electrolítica puede incluir uno o más de NaPF6, NaClO4, NaBCk, NaSO3CF3, y Na(CH3)C6H4SO3.
La placa de electrodos positivos, el separador y la hoja de electrodos negativos mencionados anteriormente se apilan en orden, de modo que el separador esté ubicado entre la placa de electrodo positivo y la placa de electrodo negativo para aislamiento, formando así un núcleo de batería. El núcleo de la batería también se puede obtener después de enrollarlo. El núcleo de la batería resultante se coloca en una cubierta de empaque, en la que se inyecta la solución electrolítica y a continuación se sella la cubierta de empaque, obteniendo así una batería de iones de sodio.
Dado que la batería de iones de sodio de la presente solicitud adopta el material activo positivo según el primer aspecto de la presente solicitud, puede tener un rendimiento electroquímico integral más alto, es decir, exhibir un rendimiento de capacidad, un voltaje promedio y un rendimiento de ciclo promedio más altos.
La presente solicitud no tiene ninguna limitación particular sobre la forma de la batería de iones de sodio, que puede ser cilíndrica, cuadrada o de cualquier otra forma. La Fig. 2 muestra una batería de iones de sodio 5 con una estructura cuadrada como ejemplo.
En algunas realizaciones, la batería de iones de sodio puede comprender un paquete exterior. El paquete exterior se utiliza para embalar la placa del electrodo positivo, la placa del electrodo negativo y la solución electrolítica.
En algunas realizaciones, el empaque exterior de la batería de iones de sodio puede ser una bolsa blanda, como una bolsa blanda de tipo bolsa. El material de la bolsa blanda puede ser plástico, por ejemplo, puede comprender uno o más de polipropileno (PP), tereftalato de polibutileno (PBT), succinato de polibutileno (PBS). El empaque exterior de la batería de iones de sodio puede ser una caja dura, como una caja de plástico duro, una caja de aluminio, una caja de acero.
En algunas realizaciones, con referencia a la Fig. 3, el paquete exterior puede comprender un alojamiento 51 y una cubierta 53, donde el alojamiento 51 puede comprender una placa inferior y una placa lateral conectadas a la placa inferior, y la placa inferior y la placa lateral encerrar una cavidad receptora. El alojamiento 51 tiene una abertura que comunica con la cavidad receptora, y la placa de cubierta 53 puede cubrir la abertura para cerrar la cavidad receptora.
Una placa de electrodo positivo, una placa de electrodo negativo y un separador pueden formar un conjunto de electrodos 52 a través de un procedimiento de bobinado o un procedimiento de laminación. El conjunto de electrodos 52 está empaquetado en la cavidad receptora. La solución electrolítica se infiltra en el conjunto de electrodos 52.
El número de conjuntos de electrodos 52 contenidos en la batería de iones de sodio 5 puede ser uno o más, que pueden ajustarse según los requisitos.
En algunas realizaciones, la batería de iones de sodio se puede ensamblar para formar un módulo de batería. La cantidad de baterías de iones de sodio contenidas en el módulo de batería puede ser múltiple y la cantidad específica se puede ajustar según la aplicación y la capacidad del módulo de batería.
La Fig.4 es un módulo de batería 4 como ejemplo. Con referencia a la Fig. 5, en el módulo de batería 4, una pluralidad de baterías de iones de sodio 5 pueden disponerse en secuencia a lo largo de la dirección longitudinal del módulo de batería 4. Por supuesto, también puede disponerse de cualquier otra manera. Además, la pluralidad de baterías de iones de sodio 5 se puede fijar mediante sujetadores.
Opcionalmente, el módulo de batería 4 puede comprender además un alojamiento con un espacio de recepción, y una pluralidad de baterías de iones de sodio 5 se acomodan en el espacio de recepción.
En algunas realizaciones, el módulo de batería mencionado anteriormente se puede ensamblar además en un paquete de baterías. El número de módulos de batería contenidos en el paquete de baterías se puede ajustar según la aplicación y la capacidad del paquete de baterías.
Las Figs. 5 y 6 son el paquete de baterías 1 como ejemplo. Haciendo referencia a las Figs.5 y 6, el paquete de baterías 1 puede comprender una caja de baterías y una pluralidad de módulos de batería 4 provistos en la caja de baterías. La caja de baterías incluye una caja superior 2 y una caja inferior 3. La caja superior 2 se puede cubrir sobre la caja inferior 3 y forma un espacio cerrado para acomodar el módulo de baterías 4. Se pueden colocar múltiples módulos de baterías 4 en la caja de baterías de cualquier manera.
Aparato
El cuarto aspecto de la presente solicitud proporciona un aparato que comprende la batería de iones de sodio del tercer aspecto de la presente solicitud. La batería de iones de sodio se puede utilizar como fuente de alimentación del aparato y también se puede utilizar como unidad de almacenamiento de energía del aparato. El aparato puede ser, entre otros, dispositivos móviles (como teléfonos móviles, ordenadores portátiles), vehículos eléctricos (como vehículos eléctricos puros, vehículos eléctricos híbridos, vehículos eléctricos híbridos enchufables, bicicletas eléctricas, scooters eléctricos, carritos de golf, camiones eléctricos), trenes eléctricos, barcos y satélites, sistemas de almacenamiento de energía, y similares.
Se puede aplicar una batería de iones de sodio, un módulo de batería o un paquete de baterías al aparato según sus requisitos de uso.
La Fig. 7 es un aparato como ejemplo. El aparato es un vehículo eléctrico puro, un vehículo eléctrico híbrido o un vehículo eléctrico híbrido enchufable. Para cumplir los requisitos del aparato para alta potencia y alta densidad de energía de las baterías, se puede usar un paquete de baterías o un módulo de baterías.
Como otro ejemplo, el aparato puede ser un teléfono móvil, una tableta, un ordenador portátil, etc. Generalmente se requiere que el aparato sea delgado y liviano, y se puede usar una batería de iones de sodio como fuente de energía.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos pretenden describir la divulgación de la presente solicitud con más detalle con fines ilustrativos solamente, y varias modificaciones y cambios en el alcance de la presente descripción serán evidentes para los expertos en la técnica. Todas las partes, porcentajes y proporciones que se indican en los siguientes ejemplos son en peso, a menos que se indique lo contrario, y todos los reactivos utilizados en los ejemplos están disponibles comercialmente o se obtienen sintéticamente mediante procedimientos convencionales y se utilizan directamente sin procesamiento adicional, y los instrumentos utilizados en los ejemplos están comercialmente disponibles.
Ejemplo 1
Preparación de materiales activos positivos
Carbonato de sodio (Na2CO3), óxido de manganeso (MnO), óxido de A (NiO) y óxido de B (MgO) se mezclaron homogéneamente en relación estequiométrica con molienda, luego la mezcla resultante se colocó en mufla y se sinterizó a 900 °C durante 12 h para obtener un material activo positivo.
Preparación de la batería de botón
1) Preparación de placa de electrodo positivo
El material activo positivo preparado, super P de negro de humo conductor y el fluoruro de polivinilideno (PVDF) aglutinante se mezclaron en una proporción en peso de 80:15:5 en una cantidad adecuada de N-metilpirrolidona (NMP) para formar una suspensión uniforme de electrodo positivo; y a continuación la suspensión de electrodo positivo resultante se recubrió con papel de aluminio como un colector de corriente de electrodo positivo seguido de secado y laminado, obteniendo así la placa de electrodo positivo.
2) Se usó sodio metálico ya que el electrodo negativo está hecho.
3) Se utilizó película de fibra de vidrio como separador.
4) Preparación de electrolito
Se mezclaron uniformemente carbonato de etileno (EC) y carbonato de propileno (PC) en volumen 1:1 para obtener un solvente orgánico, y luego perclorato de sodio NaClO4 se disolvió uniformemente en el solvente orgánico para obtener el electrolito, en el cual la concentración de perclorato de sodio fue de 1 mol/L.
5) La placa del electrodo positivo, el separador y la placa del electrodo negativo se apilaron en orden, y se añadió el electrolito y se selló para obtener la batería tipo botón.
Ejemplos 2-20 y ejemplos comparativos 1-3
Los ejemplos anteriores y el ejemplo comparativo eran similares al ejemplo 1 con la excepción de que se ajustaron los parámetros de reacción para el procedimiento de preparación del material activo positivo. Los parámetros específicos se muestran en la Tabla 1 a continuación.
Procedimientos de prueba
(1) Prueba para el parámetro de celda unitaria c/a de materiales activos positivos
A 25 °C, el material activo positivo de los ejemplos y los ejemplos comparativos se irradió con rayos Cuk a como fuente de radiación con una longitud de onda del rayo de A = 1,5418 Á a alto vacío en las condiciones de una distancia de trabajo de 6 mm y un voltaje del tubo de 10,0 kV para el espectro XRD en el que el intervalo del ángulo de escaneo para 20 era de 10° a 90° y la velocidad de escaneo era de 4°/min. La difracción de rayos X cumplió con la ecuación de Bragg: 2dsin 0 = n A, donde A es la longitud de onda de los rayos X; 0 es el ángulo de difracción; D es el espaciado del plano del cristal; y n es un número entero. La longitud de onda A podría medirse mediante el ángulo de difracción de rayos X conocido, y luego podría obtenerse el espaciado del plano, es decir, la disposición regular de los átomos o iones en el cristal. Los parámetros de celda unitaria a y c pueden determinarse aún más mediante el refinamiento del espectro XRD, obteniendo así el valor c/a del material activo positivo.
2. Pruebas de rendimiento de capacidad y rendimiento de ciclo de materiales activos positivos
Bajo presión normal (0,1 MPa) a 25 °C, las baterías de botón de iones de sodio obtenidas por los Ejemplos y Ejemplos comparativos se cargaron a una tasa de corriente constante de 0,1 C a un voltaje de 4,5 V. La capacidad de carga resultante se registró como capacidad específica de carga durante el 1er ciclo de batería de botón. Después de reposar durante 5 minutos, la batería se descargó a 2,0 V a una tasa de corriente constante de 0,1 C, que era un ciclo de carga y descarga. La capacidad de descarga resultante se registró como capacidad específica de descarga para el 1er ciclo. La batería de botón se sometió a 30 ciclos de carga y descarga siguiendo el procedimiento descrito anteriormente, y se registraron la capacidad específica de carga y la capacidad específica de descarga para cada ciclo.
Tasa de retención de la capacidad del ciclo (%) de la batería de botón de iones de sodio después de 30 ciclos = capacidad específica de descarga para el 30° ciclo/capacidad específica de descarga para el 1° ciclo x100%
Eficiencia culombiana (%) de la batería de botón de iones de sodio para el ciclo nésimo = capacidad específica de descarga para el ciclo nésimo/capacidad específica de carga para el ciclo nésimo x100 %
Los resultados de las pruebas de los Ejemplos 1 -20 y los Ejemplos Comparativos 1 -3 se enumeran en la tabla 1.
Tabla 1
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El análisis comparativo de los Ejemplos 1-3 mostró que el material activo positivo Na0,67MnÜ2 del Comparativo 1 tenía una capacidad específica de carga más baja para el 1er ciclo y voltaje promedio y baja tasa de retención de capacidad de ciclo. Para el material activo positivo Na0,67Mn0,7Mg0,3O2 del Ejemplo Comparativo 2, mediante dopaje de Na0,67MnO2 con Mg, se produjo una transición de fase reversible (transición de fase P2-OP4) durante la carga y la descarga, lo que mejoró efectivamente el problema de la tasa de retención de capacidad de ciclo deficiente causada por la transición de fase irreversible (transición de fase P2-O2) de Na0,67MnO2. Sin embargo, el material activo positivo todavía tenía una capacidad específica de carga y/o descarga reducida. Para el material activo positivo Na0,67Ni0,3Mn0,7O2 del Ejemplo Comparativo 3, el dopaje de Na0,67MnO2 con Ni redujo la pérdida de capacidad durante la primera carga y mejoró el voltaje promedio del material. Sin embargo, debido a la ocurrencia de una transición de fase irreversible (transición de fase P2-O2) durante los procedimientos de carga y descarga, el material tuvo una primera eficiencia de Coulomb más baja y una tasa de retención de capacidad de ciclo pobre.
Para el material activo positivo Na0,67Mn0,7Ni0,05Mg0,25O2 del Ejemplo 1 de la presente solicitud, dopando Na0,67MnO2 con un metal de transición electroquímicamente activo Ni y un metal no electroquímicamente activo Mg, las ventajas y funciones respectivas del metal de transición Ni y del metal Mg podrían combinarse para permitir que el material activo positivo tenga una mayor capacidad específica de carga y/o descarga, primera eficiencia de Coulomb, voltaje promedio y tasa de retención de capacidad de ciclo simultáneamente, asegurando así que el material activo positivo pueda tener una mayor capacidad específica de carga y/o descarga, primera eficiencia de Coulomb, voltaje promedio y mejor estabilidad de ciclo.
El análisis comparativo de los Ejemplos 1 a 6 mostró que el parámetro de celda unitaria c/a del material activo positivo de óxido de metal ternario dopado con la misma proporción, pero diferentes metales no electroquímicamente activos B se vio afectado por el radio iónico del metal B en el cual cuanto mayor era el radio iónico, mayor era el valor de c/a y más fuerte era el enlace MO. Por lo tanto, el material activo positivo correspondiente tenía una estructura más estable y mostró un mejor rendimiento del ciclo.
El análisis comparativo de los Ejemplos 1, 7 a 12 mostró que el rendimiento de los materiales activos positivos de óxido de metal ternario con diferentes proporciones de metal de transición Ni y metal Mg resultó del efecto sinérgico del metal activo Ni y del metal inactivo Mg, donde, junto con el aumento de la relación entre el contenido de Mg y el contenido de Ni en el material, el valor c/a era cada vez mayor, el enlace MO se hacía cada vez más fuerte y el espacio entre capas del material se hacía cada vez mayor para que fuera más fácil para los iones de sodio desintercalarse/ intercalarse entre capas, mejorando así la capacidad específica de carga y/o descarga del material activo positivo. Además, el material activo positivo correspondiente tenía una estructura más estable y mostró una mayor tasa de retención de capacidad de ciclo. Sin embargo, la relación entre el contenido de Mg y el contenido de Ni siguió aumentando y, por tanto, el contenido del metal activo Ni disminuyó relativamente, lo que se manifestó en una disminución relativa de la capacidad específica de carga y/o descarga del material activo positivo. Por lo tanto, optimizar la proporción del metal activo Ni y del metal inactivo Mg en el material permitió que el efecto sinérgico del metal activo Ni y del metal inactivo Mg funcionara completamente y mejoró la capacidad específica de carga y/o descarga y la tasa de retención de la capacidad del ciclo de material activo positivo.
El análisis comparativo de los Ejemplos 13 a 16 mostró que los materiales activos positivos de óxido de metal ternario con la misma composición, pero diferentes diámetros de partícula, tenían un área de superficie específica mayor cuando el material activo positivo tenía un tamaño de partícula más pequeño, y las reacciones secundarias serían más graves, lo que se manifestó en un rendimiento electroquímico relativamente reducido del material activo positivo. Cuando el tamaño de partícula del material activo positivo aumentaba a un cierto valor, el área superficial específica activa del material activo positivo se reduciría, lo que se manifestaba en un rendimiento electroquímico relativamente reducido del material activo positivo. Por lo tanto, el tamaño de partícula promedio Dv50 del material activo positivo de la presente solicitud que es de 3 pm a 20 pm, preferiblemente de 5 pm a 12 pm, permitió que el material activo positivo tuviera una mayor capacidad específica de carga y/o descarga y una tasa de retención capacidad de ciclo.
En resumen, la presente solicitud permite que el material activo positivo tenga la composición química específica descrita anteriormente, de modo que el material activo positivo tenga una alta capacidad específica de carga y/o descarga de primer ciclo, voltaje promedio y tasa de retención de capacidad de ciclo y, por lo tanto, la batería de iones de sodio que contiene la misma puede tener una alta capacidad específica de carga y/o descarga de primer ciclo, voltaje promedio y tasa de retención de capacidad de ciclo.
Las descripciones mencionadas anteriormente solo muestran implementaciones particulares de la presente solicitud y no pretenden limitar el alcance de la protección de la presente solicitud. Cualquier modificación o reemplazo fácilmente averiguado por un experto en la materia dentro del alcance técnico divulgado en la presente solicitud estará dentro del alcance de protección de la presente solicitud. Por lo tanto, el alcance de protección de la presente solicitud estará determinado por el alcance de protección de las reivindicaciones.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un material activo positivo que satisface la fórmula química de Nao,67MnxAyBzO2±5 , en la que A se selecciona de entre uno o más de Co, Ni y Cr, B se selecciona de entre uno o más de Mg, Al, Ca, Ti, Cu, Zn y Ba, 0,6 < x < 1,0 < y < 0,1,0,6 < x y < 0,8, z > 0, x y z =1,0 < 5 < 0,1, y
3,33 2(5-y-z) 3,33 2(5-;/--)
---------- ------- - < x < ---------- 1------ -
2. El material activo positivo según la reivindicación 1, donde el material activo positivo satisface 1 < z/y < 12, preferiblemente 3 < z/y < 9.
3. El material activo positivo según la reivindicación 1 ó 2, donde el material activo positivo tiene un parámetro de celda unitaria que satisface 3,8510 < c/a < 4,9000, preferiblemente 3,8602 < c/a < 3,8800.
4. El material activo positivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el material activo positivo tiene un diámetro medio de partícula Dv50 de 3 pm - 20 pm, preferiblemente de 5 pm - 12 pm.
5. El material activo positivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el material activo positivo tiene un área de superficie específica de 0,01 m2/g - 6 m2/g, preferentemente 0,5 m2/g - 4 m2/gramo.
6. El material activo positivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el material activo positivo tiene una estructura cristalina de fase hexagonal.
7. El material activo positivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el material activo positivo tiene una resistividad en polvo de 20 O-cm a 10000 Q cm, preferiblemente de 20 ü cm a 1000 ü cm bajo una presión de 12 MPa.
8. El material activo positivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el material activo positivo tiene una densidad asentada de > 1,5 g/cm3, preferentemente de 1,5 g/cm3 a 3,0 g/cm3; y/o, el material activo positivo tiene una densidad compactada de > 3 g/cm3, preferentemente de 3,5 g/cm3 a 5 g/cm3 bajo una presión de 8 toneladas.
9. El material activo positivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde el material activo positivo tiene una morfología en una estructura e hoja poligonal, preferiblemente en una estructura de hoja hexagonal.
10. Un procedimiento para preparar un material activo positivo, que comprende las siguientes etapas: mezclar un precursor de sodio, óxido de manganeso, un óxido de A y un óxido de B para formar una mezcla, y luego sinterizar la mezcla para obtener el material activo positivo;
donde el material activo positivo satisface la fórmula química de Na0,67MnxAyBzO2±5, en la que A se selecciona de entre uno o más de Co, Ni y Cr, B se selecciona de entre uno o más de Mg, Al, Ca, Ti, Cu, Zn y Ba, 0,6 < x < 1,0 < y < 0,1, 0,6 < x y < 0,8, z > 0, x y z =1,0 < 5 < 0,1, y
Figure imgf000012_0001
11. Una batería de iones de sodio (5) que comprende una placa de electrodo positivo, comprendiendo la placa de electrodo positivo el material activo positivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
12. Un aparato que comprende la batería de iones de sodio (5) según la reivindicación 11.
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