ES2976911A2 - Nitrogen-doped-polymeric porous nanopowder-deposited positive electrode material, preparation method therefor, and application thereof - Google Patents
Nitrogen-doped-polymeric porous nanopowder-deposited positive electrode material, preparation method therefor, and application thereof Download PDFInfo
- Publication number
- ES2976911A2 ES2976911A2 ES202390198A ES202390198A ES2976911A2 ES 2976911 A2 ES2976911 A2 ES 2976911A2 ES 202390198 A ES202390198 A ES 202390198A ES 202390198 A ES202390198 A ES 202390198A ES 2976911 A2 ES2976911 A2 ES 2976911A2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- positive electrode
- electrode material
- sodium
- doped porous
- nitrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 claims abstract description 27
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 15
- -1 transition metal salt Chemical class 0.000 claims description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 10
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 6
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 6
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims description 4
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 4
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 4
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 3
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- YNQRWVCLAIUHHI-UHFFFAOYSA-L dilithium;oxalate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C(=O)C([O-])=O YNQRWVCLAIUHHI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M lithium acetate Chemical compound [Li+].CC([O-])=O XIXADJRWDQXREU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 2
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 2
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- ZNCPFRVNHGOPAG-UHFFFAOYSA-L sodium oxalate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C([O-])=O ZNCPFRVNHGOPAG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229940039790 sodium oxalate Drugs 0.000 claims description 2
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 13
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 abstract description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 51
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- VVNXEADCOVSAER-UHFFFAOYSA-N lithium sodium Chemical compound [Li].[Na] VVNXEADCOVSAER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 12
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 8
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 8
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 5
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 4
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 4
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 4
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 4
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 description 3
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 description 3
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 3
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 description 3
- FPBMTPLRBAEUMV-UHFFFAOYSA-N nickel sodium Chemical compound [Na][Ni] FPBMTPLRBAEUMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- ZXAUZSQITFJWPS-UHFFFAOYSA-J zirconium(4+);disulfate Chemical compound [Zr+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZXAUZSQITFJWPS-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009831 deintercalation Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Nickelates
- C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
- C01G53/44—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese
- C01G53/50—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2 containing manganese of the type [MnO2]n-, e.g. Li(NixMn1-x)O2, Li(MyNixMn1-x-y)O2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/054—Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/628—Inhibitors, e.g. gassing inhibitors, corrosion inhibitors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/50—Solid solutions
- C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Material de electrodo positivo depositado en nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado, método de preparación para el mismo y aplicación del mismo Polymerized nitrogen-doped porous nanopowder deposited positive electrode material, preparation method for the same and application thereof
Campo de la invención Field of invention
La presente divulgación pertenece al campo técnico de las baterías de iones de sodio, y se refiere específicamente a un material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado y un método de preparación y aplicación del mismo. The present disclosure pertains to the technical field of sodium ion batteries, and specifically relates to a polymerized nitrogen-doped porous nanodeposited positive electrode material and a method of preparing and applying the same.
Antecedentes de la invención Background of the invention
Los óxidos en capas de níquel, cuya densidad de energía aumenta con el aumento del alto contenido de níquel en el material de electrodo positivo, siempre han sido favorecidos por los fabricantes de baterías. Además, el cobalto es un metal raro, que representa solo el 0,0025 % de la corteza terrestre, mucho menor que el contenido de níquel en la corteza terrestre, y en la actualidad, el precio del cobalto es mucho más alto que el precio del níquel. Por lo tanto, el uso de óxidos en capas de alto níquel y bajo cobalto como materiales de electrodo positivo para baterías es la principal dirección actual de investigación y desarrollo de los fabricantes. Nickel layered oxides, whose energy density increases with the increase of high nickel content in the positive electrode material, have always been favored by battery manufacturers. In addition, cobalt is a rare metal, accounting for only 0.0025% of the earth's crust, far less than the nickel content in the earth's crust, and at present, the price of cobalt is much higher than the price of nickel. Therefore, the use of high nickel and low cobalt layered oxides as positive electrode materials for batteries is the current main research and development direction of manufacturers.
El desarrollo de óxidos en capas sin cobalto y alto contenido de níquel debe basarse en el comportamiento químico del cobalto y el níquel, y luego explorar el papel del cobalto y el níquel en la estructura y la estabilidad electroquímica, con el fin de proponer soluciones viables. Infortunadamente, la solución de estos materiales todavía enfrenta problemas y las aplicaciones prácticas son limitadas, lo que sigue siendo un desafío. Por ejemplo, el material de electrodo positivo de óxido en capas sin cobalto y alto contenido de níquel induce una transición de fase de una estructura espinela en capas a una estructura espinela desordenada durante el proceso de carga y descarga. Sin embargo, tanto esta transición de fase como la desintercalación de los iones de sodio causarán tensión de micro-escala en el material de electrodo positivo, lo que dará lugar a micro-grietas en la superficie y el interior del material de electrodo positivo, lo que dificultará el transporte normal de iones de sodio, reduciendo así la retención de capacidad, lo cual es un problema serio para los materiales. Además, la nueva interfase de la reacción entre el material de electrodo positivo y el electrolito hace que los iones de flúor en el electrolito reaccionen con el níquel y sodio expuestos para formar sales de flúor, algunas de las cuales existen en el electrolito, y algunas migran al electrodo negativo con los iones de sodio cargados, agravando el colapso de la estructura, acelerando la inmersión del canal por electrolito y destruyendo la integridad mecánica, lo que conducirá a la descomposición del material del electrodo, conduciendo a un mayor deterioro del rendimiento del ciclo. The development of cobalt-free and high-nickel layered oxides should be based on the chemical behavior of cobalt and nickel, and then explore the role of cobalt and nickel in the structure and electrochemical stability, in order to propose feasible solutions. Unfortunately, the solution of these materials still faces problems and practical applications are limited, which remains a challenge. For example, the cobalt-free and high-nickel layered oxide positive electrode material induces a phase transition from a layered spinel structure to a disordered spinel structure during the charge and discharge process. However, both this phase transition and the deintercalation of sodium ions will cause micro-scale strain in the positive electrode material, leading to micro-cracks on the surface and interior of the positive electrode material, hindering the normal transport of sodium ions, thereby reducing the capacity retention, which is a serious problem for materials. In addition, the new interface of the reaction between the positive electrode material and the electrolyte causes the fluorine ions in the electrolyte to react with the exposed nickel and sodium to form fluorine salts, some of which exist in the electrolyte, and some of which migrate to the negative electrode with the charged sodium ions, aggravating the collapse of the structure, accelerating the immersion of the channel by electrolyte and destroying the mechanical integrity, which will lead to the decomposition of the electrode material, leading to further deterioration of the cycle performance.
Con el fin de superar tales problemas intratables, el material de electrodo positivo se ha mejorado de la composición y la superficie para preparar un material de electrodo positivo de iones de sodio con alta capacidad y propiedades mecánicas estables para la descarga del ciclo largo. In order to overcome such intractable problems, the positive electrode material has been improved from the composition and surface to prepare a sodium ion positive electrode material with high capacity and stable mechanical properties for long cycle discharge.
Breve descripción de la invención Brief description of the invention
La presente divulgación tiene como objetivo resolver al menos uno de los problemas técnicos existentes en la técnica anterior mencionada. Para este fin, la presente divulgación propone un material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado y un método de preparación y aplicación del mismo, y el material de electrodo positivo nano depositado poroso con dopado con nitrógeno polimerizado tiene un excelente rendimiento de ciclo. The present disclosure aims to solve at least one of the technical problems existing in the aforementioned prior art. To this end, the present disclosure proposes a polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material and a preparation and application method thereof, and the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material has excellent cycling performance.
Para conseguir el objetivo anterior, la presente divulgación adopta las siguientes soluciones técnicas: In order to achieve the above objective, this disclosure adopts the following technical solutions:
Un material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado, con una fórmula general de NatLifNisZ1-sO2@aNMC-Y, donde, 0,8<t<1, 0<f<0,3, 0,5<s<1, 0<a<0,1, Z es al menos uno de Mn, Mo, Co, Mg, y Al, e Y es al menos uno de Cu, Ga, Zn, Cr y Zr; NMC-Y es nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado. A polymerized nitrogen-doped porous nanodeposited positive electrode material, with a general formula of NatLifNisZ1-sO2@aNMC-Y, where, 0.8<t<1, 0<f<0.3, 0.5<s<1, 0<a<0.1, Z is at least one of Mn, Mo, Co, Mg, and Al, and Y is at least one of Cu, Ga, Zn, Cr, and Zr; NMC-Y is polymerized nitrogen-doped porous nanopowder.
Preferiblemente, el NMC es carbono mesoporoso dopado con nitrógeno. Preferably, NMC is nitrogen-doped mesoporous carbon.
Preferiblemente, para el NatLifNisZ1-sO2@NMC-Y, donde 0,8<t<1,0<f<0,2, 0,7<s<1,0<a<0,1, Z es al menos uno de Mn, Mo, Co, Mg y Al, e Y es al menos uno de Cu, Ga, Zn, Cr y Zr. Preferably, for NatLifNisZ1-sO2@NMC-Y, where 0.8<t<1.0<f<0.2, 0.7<s<1.0<a<0.1, Z is at least one of Mn, Mo, Co, Mg and Al, and Y is at least one of Cu, Ga, Zn, Cr and Zr.
Además, preferiblemente, el NatLifNisZ1-sO2@aNMC-Y es uno de Na0,8Li0,2Ni0,7Co0,05Mg0,05Mn0,2O2@0,05NMC-Cu, Na0,75Li0,25Ni0,60Co0,025Mg0,025Mn0,35O2@0,025NMC-Cu, Na0,88Li0,12Ni0,68Co0,065Al0,05Mo0,023Mn0,182O2@0,0625NMC-Cu, y Na0,88Li0,12Ni0,765Co0,065Al0,05Mo0,023Mn0,097O2@0,0875NMC-Zr. Furthermore, preferably, the NatLifNisZ1-sO2@aNMC-Y is one of Na0.8Li0.2Ni0.7Co0.05Mg0.05Mn0.2O2@0.05NMC-Cu, Na0.75Li0.25Ni0.60Co0.025Mg0.025Mn0.35O2@0.025 NMC-Cu, Na0.88Li0.12Ni0.68Co0.065Al0.05Mo0.023Mn0.182O2@0.0625NMC-Cu, and Na0.88Li0.12Ni0.765Co0.065Al0.05Mo0.023Mn0.097O2@0.0875NMC-Zr.
Un método de preparación de un material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado, y el método de preparación se utiliza para preparar el material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado mencionado anteriormente. A preparation method of a polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material, and the preparation method is used to prepare the above-mentioned polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material.
Específicamente, un método de preparación de un material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado comprende los pasos de: Specifically, a preparation method of a polymerized nitrogen-doped porous nanodeposited positive electrode material comprises the steps of:
(1) mezclar sal de níquel y sal Z, agregar carbonato para la reacción de precipitación y realizar la separación sólido-líquido; agregar fuente de sodio y fuente de litio a la fase sólida, mezclar y sinterizar para obtener un material de electrodo positivo de iones de sodio NatLifNisZ1-sO2; (1) Mix nickel salt and Z salt, add carbonate for precipitation reaction and perform solid-liquid separation; add sodium source and lithium source to the solid phase, mix and sinter to obtain NatLifNisZ1-sO2 sodium ion positive electrode material;
(2) mezclar politiofeno 3-hexil sustituido, un disolvente, y una sal de metal de transición, revolver, hacer reaccionar, y carbonizar para obtener el nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado NMC-Y; (2) mixing 3-hexyl substituted polythiophene, a solvent, and a transition metal salt, stirring, reacting, and carbonizing to obtain the polymerized nitrogen-doped porous nanopowder NMC-Y;
(3) introducir gas protector y gas reductor en el material de electrodo positivo de iones de sodio para la purga, y luego depositar con la nanopartícula porosa dopada con nitrógeno polimerizado soportada con HE para obtener el material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado; la sal Z es al menos una de cloruro, nitrato y sulfato de Mn, Mo, Co, Mg y Al. (3) introducing protective gas and reducing gas into the sodium ion positive electrode material for purging, and then depositing with the polymerized nitrogen-doped porous nanoparticle supported with HE to obtain the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material; the salt Z is at least one of chloride, nitrate and sulfate of Mn, Mo, Co, Mg and Al.
Preferiblemente, en el paso (1), la sal de níquel es al menos uno de sulfato de níquel, nitrato de níquel y cloruro de níquel. Preferably, in step (1), the nickel salt is at least one of nickel sulfate, nickel nitrate and nickel chloride.
Preferiblemente, en el paso (1), la fuente de sodio es al menos uno de hidróxido de sodio, acetato de sodio, oxalato de sodio, fosfato de sodio o citrato de sodio. Preferably, in step (1), the source of sodium is at least one of sodium hydroxide, sodium acetate, sodium oxalate, sodium phosphate or sodium citrate.
Preferiblemente, en el paso (1), la fuente de litio es al menos uno de hidróxido de litio, acetato de litio, oxalato de litio, nitrato de litio, carbonato de litio o cloruro de litio. Preferably, in step (1), the lithium source is at least one of lithium hydroxide, lithium acetate, lithium oxalate, lithium nitrate, lithium carbonate or lithium chloride.
Preferiblemente, en el paso (1), el carbonato es al menos uno de carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, carbonato de potasio, carbonato de magnesio, carbonato de calcio o carbonato de litio. Preferably, in step (1), the carbonate is at least one of sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate or lithium carbonate.
Preferiblemente, en el paso (1), una temperatura de la reacción es de 35-95 °C. Preferably, in step (1), a reaction temperature is 35-95 °C.
Preferiblemente, en el paso (1), una temperatura de la sinterización es de 400-1100 °C, y una duración de la sinterización es de 3-12 h. Preferably, in step (1), a sintering temperature is 400-1100 °C, and a sintering duration is 3-12 h.
Preferiblemente, en el paso (2), el disolvente es al menos uno de polietilenglicol, etilenglicol, etanol, metanol, ácido acético, ácido fórmico o trietanolamina. Preferably, in step (2), the solvent is at least one of polyethylene glycol, ethylene glycol, ethanol, methanol, acetic acid, formic acid or triethanolamine.
Preferiblemente, en el paso (2), la sal de metal de transición es al menos una de cloruro, nitrato, sulfato, bromuro y yoduro de Cu, Ga, Zn, Cr y Zr. Preferably, in step (2), the transition metal salt is at least one of chloride, nitrate, sulfate, bromide and iodide of Cu, Ga, Zn, Cr and Zr.
Preferiblemente, en el paso (2), una relación sólido-líquido del politiofeno 3-hexil-sustituido, la sal de metal de transición y el disolvente es (1 -3) g: (0,01-0,5) g: (10-50) ml. Preferably, in step (2), a solid-liquid ratio of the 3-hexyl-substituted polythiophene, the transition metal salt and the solvent is (1-3) g: (0.01-0.5) g: (10-50) ml.
Preferiblemente, el paso (2) comprende además permitir que el material reaccionado se coloque y se seque antes de carbonizar. Preferably, step (2) further comprises allowing the reacted material to settle and dry before carbonizing.
Además, preferiblemente, una temperatura de secado es de 80-200 °C. In addition, preferably, a drying temperature is 80-200 °C.
Preferiblemente, en el paso (2), una temperatura de la carbonización es de 200-900 °C. Preferably, in step (2), a carbonization temperature is 200-900 °C.
Preferiblemente, en el paso (3), D50 del material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado es 5-20 pm, y Dmax es 10-50 pm. Preferably, in step (3), D50 of the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material is 5-20 pm, and Dmax is 10-50 pm.
Preferiblemente, en el paso (3), una relación de masa del material de electrodo positivo de iones de sodio NatLifNisZ1-sO2 al nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado es (70 150): (1-10). Preferably, in step (3), a mass ratio of the sodium ion positive electrode material NatLifNisZ1-sO2 to the polymerized nitrogen-doped porous nanopowder is (70-150): (1-10).
La presente divulgación también proporciona una batería, que comprende el material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado. The present disclosure also provides a battery, comprising the polymerized nitrogen-doped porous nanodeposited positive electrode material.
Con respecto a la técnica anterior, los efectos beneficiosos de la presente divulgación son los siguientes: With respect to the prior art, the beneficial effects of the present disclosure are as follows:
1. El material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado preparado por la presente divulgación obtiene una película densa multicapa mediante el depósito de NMC-Y en la superficie del material NatLifNisZ1-sO2. Después de la deposición de nanopartículas porosas dopadas con nitrógeno polimerizado, las nanopartículas porosas dopadas con nitrógeno polimerizado pueden contribuir con un área superficial específica considerable, por un lado, y por otro lado, pueden acortar la trayectoria de migración de iones dentro del material, mejorando el rendimiento electroquímico. Después de 200 ciclos de carga y descarga, un material con deposición en la superficie de NatLifNisZ1-sO2 tiene una mayor eficiencia coulómbica, cerca del 100 %, demostrando así que este material con deposición de NMC-Y puede suprimir eficazmente las microgrietas en la superficie o dentro del material de electrodo positivo de iones de sodio, y también mejorar correspondientemente el rendimiento del reciclaje del material de electrodo positivo de iones de sodio. 1. The polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material prepared by the present disclosure obtains a multi-layer dense film by depositing NMC-Y on the surface of NatLifNisZ1-sO2 material. After deposition of polymerized nitrogen-doped porous nanoparticles, the polymerized nitrogen-doped porous nanoparticles can contribute a considerable specific surface area, on the one hand, and on the other hand, they can shorten the migration path of ions inside the material, thus improving the electrochemical performance. After 200 charge and discharge cycles, a material with NatLifNisZ1-sO2 surface deposition has a higher Coulombic efficiency, close to 100%, thus demonstrating that this material with NMC-Y deposition can effectively suppress microcracks on the surface or inside the sodium ion positive electrode material, and also correspondingly improve the recycling performance of the sodium ion positive electrode material.
2. El NMC-Y en el material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de la presente divulgación no solo tiene alta conductividad eléctrica y alta estabilidad química, sino que también tiene fabricación de bajo costo y síntesis simple para nanopartículas porosas dopadas con nitrógeno polimerizado, por lo que tiene un impacto positivo en la mejora del material de electrodo positivo de iones de sodio, lo cual es beneficioso para la aplicación comercial del material de electrodo positivo de iones de sodio. 2. The NMC-Y in the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of the present disclosure not only has high electrical conductivity and high chemical stability, but also has low manufacturing cost and simple synthesis for polymerized nitrogen-doped porous nanoparticles, so it has a positive impact on the improvement of sodium ion positive electrode material, which is beneficial to the commercial application of sodium ion positive electrode material.
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
LA FIGURA 1 es la imagen SEM del material de electrodo positivo preparado en el Ejemplo 2 de la presente divulgación; FIGURE 1 is the SEM image of the positive electrode material prepared in Example 2 of the present disclosure;
LA FIGURA 2 es la imagen SEM del material de electrodo positivo preparado por el Ejemplo Comparativo 1 de la presente divulgación; FIGURE 2 is the SEM image of the positive electrode material prepared by Comparative Example 1 of the present disclosure;
LA FIGURA 3 es la imagen SEM de NMC-Cu preparada en el ejemplo 2 de la presente divulgación; FIGURE 3 is the SEM image of NMC-Cu prepared in Example 2 of the present disclosure;
LA FIGURA 4 es un gráfico que muestra la capacidad de velocidad de los materiales de electrodos positivos preparados en el Ejemplo 2, Ejemplo 4, y el Ejemplo Comparativo 1 de la presente divulgación. FIGURE 4 is a graph showing the rate capability of the positive electrode materials prepared in Example 2, Example 4, and Comparative Example 1 of the present disclosure.
Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention
El concepto de la presente divulgación y los efectos técnicos producidos por ella se describirán clara y completamente a continuación junto con los ejemplos, a fin de que se pueda comprender plenamente la finalidad, las características y los efectos de la presente divulgación. Al parecer, los ejemplos descritos son solo una parte de los ejemplos de la presente divulgación, en lugar de todos los ejemplos. Sobre la base de los ejemplos de la presente divulgación, otros ejemplos obtenidos por personas expertas en la técnica sin esfuerzos creativos están todos dentro del ámbito de protección de la presente divulgación. The concept of the present disclosure and the technical effects produced thereby will be clearly and completely described below together with examples, so that the purpose, features and effects of the present disclosure can be fully understood. Apparently, the described examples are only a part of the examples of the present disclosure, rather than all the examples. Based on the examples of the present disclosure, other examples obtained by persons skilled in the art without creative efforts are all within the protection scope of the present disclosure.
Ejemplo 1Example 1
El material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo tiene una fórmula de Nao,sLio,2Nio,7Coo,o5Mgo,o5Mno,2O2@0,05NMC-Cu. The polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this example has a formula of NaO,sLiO,2Nio,7CoO,o5Mgo,o5Mno,2O2@0.05NMC-Cu.
Para el método de preparación del material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo, los pasos específicos son los siguientes: (1) 140 ml de nitrato de níquel de 0,5 mol/L, 20 ml de nitrato de manganeso de 1,0 mol/L, 10 ml de nitrato de cobalto de 0,5 mol/L y 20 ml de nitrato de magnesio de 0,25 mol/L fueron mezclados en un vaso de precipitado. El vaso de precipitado se colocó en un baño de aceite a 55 °C, y luego se añadió y revolvió carbonato de sodio. La separación se llevó a cabo para obtener un precipitado que contenía níquel. Se mezclaron 80 ml de hidróxido de sodio de 1,01 mol/L y 20 ml de hidróxido de litio de 1,0 mol/L para preparar una mezcla de sodio-litio. La mezcla sodio-litio y el precipitado que contiene níquel fueron mezclados, agitados, secados, enviados a un horno de tubo a 670 °C para calcinación durante 10 h, y molidos en molino de bolas para obtener un material de electrodo positivo de iones de sodio de alto níquel Na0,8Li0,2Ni0,7Co0,05Mg0,05Mn0,2O2. For the preparation method of the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this example, the specific steps are as follows: (1) 140 mL of 0.5 mol/L nickel nitrate, 20 mL of 1.0 mol/L manganese nitrate, 10 mL of 0.5 mol/L cobalt nitrate, and 20 mL of 0.25 mol/L magnesium nitrate were mixed in a beaker. The beaker was placed in an oil bath at 55 °C, and then sodium carbonate was added and stirred. The separation was carried out to obtain a precipitate containing nickel. 80 mL of 1.01 mol/L sodium hydroxide and 20 mL of 1.0 mol/L lithium hydroxide were mixed to prepare a sodium-lithium mixture. The sodium-lithium mixture and the nickel-containing precipitate were mixed, stirred, dried, sent to a tube furnace at 670 °C for calcination for 10 h, and ground in a ball mill to obtain a high-nickel sodium ion positive electrode material Na0.8Li0.2Ni0.7Co0.05Mg0.05Mn0.2O2.
(2) Una taza de PTFE se colocó en un baño de aceite a 65 °C. Se añadieron 0,5 g de politiofeno 3-hexil-sustituido a la copa de PTFE que contenía 15 mL de polietilenglicol, y luego se añadieron 3 ml de nitrato de cobre de 0,43 mol/L. La mezcla fue agitada, dejada en pie, enviada a un horno de tubo, introducida con nitrógeno, secada a 105 C durante 2 h, y calentada a 620 ° C para carbonización para obtener 0,7g de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado marrón oscuro NMC-Cu. (2) A PTFE cup was placed in an oil bath at 65 °C. 0.5 g of 3-hexyl-substituted polythiophene was added to the PTFE cup containing 15 mL of polyethylene glycol, and then 3 mL of 0.43 mol/L copper nitrate was added. The mixture was stirred, allowed to stand, sent to a tube furnace, introduced with nitrogen, dried at 105 C for 2 h, and heated to 620 °C for carbonization to obtain 0.7 g of dark brown polymerized nitrogen-doped porous NMC-Cu nanopowder.
(3) se cargaron 6 g de Na0,8Li0,2Ni0,7Co0,05Mg0,05Mn0,2O2 en un reactor de lecho fijo con N2 introducido para eliminar el aire, se calentó a 125 °C, y se purgó con N2-H2 a 50 mL/min. se añadieron 0,3 g de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado NMC-Cu cargado por He, se hizo reaccionar durante 60 min, se lavó, desmagnetizó con una barra magnética, y se secó en un horno a 95 °C para obtener depósito de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado (Na0,8Li0,2Ni0,7Co0,05Mg0,05Mn0,2O2@0,05NMC-Cu). (3) 6 g of Na0.8Li0.2Ni0.7Co0.05Mg0.05Mn0.2O2 was charged into a fixed-bed reactor with N2 introduced to remove air, heated to 125 °C, and purged with N2-H2 at 50 mL/min. 0.3 g of polymerized nitrogen-doped porous nanopowder NMC-Cu loaded by He was added, reacted for 60 min, washed, demagnetized with a magnetic bar, and dried in an oven at 95 °C to obtain polymerized nitrogen-doped porous nanopowder deposit (Na0.8Li0.2Ni0.7Co0.05Mg0.05Mn0.2O2@0.05NMC-Cu).
Ejemplo 2Example 2
El material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo tiene una fórmula de Na0,75Li0,25Ni0,60Co0,025Mg0,025Mn0,35O2@0,025NMC-Cu. The polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this example has a formula of Na0.75Li0.25Ni0.60Co0.025Mg0.025Mn0.35O2@0.025NMC-Cu.
Para el método de preparación del material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo, los pasos específicos son los siguientes: For the preparation method of the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this example, the specific steps are as follows:
(1) 120 ml de sulfato de níquel de 0,5 mol/L, 35 ml de sulfato de manganeso de 1,0 mol/L, 5 ml de sulfato de cobalto de 0,5 mol/L y 10 ml de sulfato de magnesio de 0,25 mol/L fueron mezclados en un vaso de precipitado. El vaso de precipitado se colocó en un baño de aceite a 55 °C, y luego se añadió y revolvió carbonato de sodio. La separación se llevó a cabo para obtener un precipitado que contenía níquel. Se mezclaron 75 ml de hidróxido de sodio de 1,01 mol/L y 25 ml de hidróxido de litio de 1,0 mol/L para preparar una mezcla de sodio-litio. La mezcla sodio-litio y el precipitado que contiene níquel fueron mezclados, agitados, secados, enviados a un horno de tubo a 670 °C para calcinación durante 10 h, y molido en molino de bolas para obtener un material de electrodo positivo de iones de sodio de alto níquel Na<0,75>Li<0,25>Ni<0,60>Co<0,025>Mg<0,025>Mn<0,35>O<2>. (1) 120 mL of 0.5 mol/L nickel sulfate, 35 mL of 1.0 mol/L manganese sulfate, 5 mL of 0.5 mol/L cobalt sulfate, and 10 mL of 0.25 mol/L magnesium sulfate were mixed in a beaker. The beaker was placed in an oil bath at 55 °C, and then sodium carbonate was added and stirred. The separation was carried out to obtain a precipitate containing nickel. 75 mL of 1.01 mol/L sodium hydroxide and 25 mL of 1.0 mol/L lithium hydroxide were mixed to prepare a sodium-lithium mixture. The sodium-lithium mixture and the nickel-containing precipitate were mixed, stirred, dried, sent to a tube furnace at 670 °C for calcination for 10 h, and ground in a ball mill to obtain a high nickel sodium ion positive electrode material Na<0.75>Li<0.25>Ni<0.60>Co<0.025>Mg<0.025>Mn<0.35>O<2>.
(2) Una taza de PTFE se colocó en un baño de aceite a 65 °C. Se añadieron 0,8 g de politiofeno 3-hexil-sustituido a la copa de PTFE que contenía 25 mL de polietilenglicol, y luego se añadieron 5 ml de nitrato de cobre de 0,43 mol/L. La mezcla fue agitada, dejada en pie, enviada a un horno de tubo, introducida con nitrógeno, secada a 105 C durante 2 h, y calentada a 620 ° C para carbonización para obtener 0,8g de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado marrón oscuro NMC-Cu. (2) A PTFE cup was placed in an oil bath at 65 °C. 0.8 g of 3-hexyl-substituted polythiophene was added to the PTFE cup containing 25 mL of polyethylene glycol, and then 5 mL of 0.43 mol/L copper nitrate was added. The mixture was stirred, allowed to stand, sent to a tube furnace, introduced with nitrogen, dried at 105 C for 2 h, and heated to 620 °C for carbonization to obtain 0.8 g of dark brown polymerized nitrogen-doped porous NMC-Cu nanopowder.
(3) 10 g de Na<0,75>Li<0,25>Ni<0,60>Co<0,025>Mg<0,025>Mn<0,35>O<2>se cargaron en un reactor de lecho fijo con N2 introducido para eliminar el aire, se calentaron a 125 °C, y se purgaron con N2-H2 a 60 mL/min. se añadió 0,25 g de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado NMC-Cu cargado por He, se hizo reaccionar durante 60 min, se lavó, desmagnetizó con una barra magnética, y se secó en un horno a 95 °C para obtener deposición de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado (Na<0,75>Li<0,25>Ni<0,60>Co<0,025>Mg<0,025>Mn<0,35>O<2>@0,025NMC-Cu). (3) 10 g of Na<0.75>Li<0.25>Ni<0.60>Co<0.025>Mg<0.025>Mn<0.35>O<2> was charged into a fixed bed reactor with N2 introduced to remove air, heated to 125 °C, and purged with N2-H2 at 60 mL/min. 0.25 g of He-loaded NMC-Cu polymerized nitrogen-doped porous nanopowder was added, reacted for 60 min, washed, demagnetized with a magnetic bar, and dried in an oven at 95 °C to obtain polymerized nitrogen-doped porous nanopowder deposition (Na<0.75>Li<0.25>Ni<0.60>Co<0.025>Mg<0.025>Mn<0.35>O<2>@0.025NMC-Cu).
Ejemplo 3Example 3
El material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo tiene una fórmula de Na<0,88>Li<0,12>Ni<0,68>Co<0,065>Al<0,05>Mo<0,023>Mn<0,182>O<2>@0,0625NMC-Cu. The polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this example has a formula of Na<0.88>Li<0.12>Ni<0.68>Co<0.065>Al<0.05>Mo<0.023>Mn<0.182>O<2>@0.0625NMC-Cu.
Para el método de preparación del material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo, los pasos específicos son los siguientes: For the preparation method of the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this example, the specific steps are as follows:
(1) 80 ml de sulfato de níquel de 0,85 mol/L, 14 ml de sulfato de manganeso de 1,3 mol/L, 10 ml de sulfato de cobalto de 0,65 mol/L, 10 ml de cloruro de aluminio de 0,5 mol/L y 3 ml de molibdato de amonio de 0,74 mol/L fueron mezclados en un vaso de precipitado. El vaso de precipitado se colocó en un baño de aceite a 60 °C, y luego se añadió y revolvió carbonato de sodio. La separación se llevó a cabo para obtener un precipitado que contenía níquel. Se mezclaron 195 ml de acetato sódico de 0,45 mol/L y 20 ml de hidróxido de litio de 0,61 mol/L para preparar una mezcla sodio-litio. La mezcla sodio-litio y el precipitado que contiene níquel fueron mezclados, agitados, secados, enviados a un horno de tubo a 730 °C para calcinación durante 8 h, y molidos en molino de bolas para obtener un material de electrodo positivo de iones de sodio de alto níquel Nao<,88>Lio,i<2>Nio<,68>Coo,o<65>Alo,o<5>Moo,o<23>Mno,i<82>O<2>. (1) 80 mL of 0.85 mol/L nickel sulfate, 14 mL of 1.3 mol/L manganese sulfate, 10 mL of 0.65 mol/L cobalt sulfate, 10 mL of 0.5 mol/L aluminum chloride, and 3 mL of 0.74 mol/L ammonium molybdate were mixed in a beaker. The beaker was placed in an oil bath at 60 °C, and then sodium carbonate was added and stirred. The separation was carried out to obtain a precipitate containing nickel. 195 mL of 0.45 mol/L sodium acetate and 20 mL of 0.61 mol/L lithium hydroxide were mixed to prepare a sodium-lithium mixture. The sodium-lithium mixture and the nickel-containing precipitate were mixed, stirred, dried, sent to a tube furnace at 730 °C for calcination for 8 h, and ground in a ball mill to obtain a high nickel sodium ion positive electrode material NaO<,88>LiO,i<2>Nio<,68>CoO,o<65>Alo,o<5>Moo,o<23>Mno,i<82>O<2>.
(2) Una taza de PTFE se colocó en un baño de aceite a 70 °C. Se añadieron 0,5 g de politiofeno 3-hexil sustituido a la copa de PTFE que contenía 40 mL de polietilenglicol, y luego se añadieron 8 ml de sulfato de circonio de 0,66 mol/L. La mezcla fue agitada, dejada en pie, enviada a un horno de tubo, introducida con nitrógeno, secada a 105 C durante 2 h, y calentada a 570 ° C para carbonización para obtener 2,8 g de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado marrón oscuro NMC-Zr. (2) A PTFE cup was placed in an oil bath at 70 °C. 0.5 g of 3-hexyl substituted polythiophene was added to the PTFE cup containing 40 mL of polyethylene glycol, and then 8 mL of 0.66 mol/L zirconium sulfate was added. The mixture was stirred, allowed to stand, sent to a tube furnace, introduced with nitrogen, dried at 105 C for 2 h, and heated to 570 °C for carbonization to obtain 2.8 g of dark brown polymerized nitrogen-doped porous NMC-Zr nanopowder.
(3) 8 g de Na<0,88>Li<0,12>Ni<0,68>Co<0,065>Al<0,05>Mo<0,023>Mn<0,182>O<2>se cargaron en un reactor de lecho fijo con N2 introducido para eliminar el aire, se calentaron a 135 °C, y se purgaron con N2-H2 a 50 mL/min. 0,5 g de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado NMC-Zr cargado por He fueron añadidos, se hicieron reaccionar durante 60 min, se lavaron, desmagnetizaron con una barra magnética, y se secaron en un horno a 95 °C para obtener deposición de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado (Na<0,88>Li<0,12>Ni<0,68>Co<0,065>Al<0,05>Mo<0,023>Mn<0,182>O<22>@0,0625NMC-Zr). (3) 8 g of Na<0.88>Li<0.12>Ni<0.68>Co<0.065>Al<0.05>Mo<0.023>Mn<0.182>O<2>was charged into a fixed bed reactor with N2 introduced to remove air, heated to 135 °C, and purged with N2-H2 at 50 mL/min. 0.5 g of He-loaded NMC-Zr polymerized nitrogen-doped porous nanopowder was added, reacted for 60 min, washed, demagnetized with a magnetic bar, and dried in an oven at 95 °C to obtain polymerized nitrogen-doped porous nanopowder deposition (Na<0.88>Li<0.12>Ni<0.68>Co<0.065>Al<0.05>Mo<0.023>Mn<0.182>O<22>@0.0625NMC-Zr).
Ejemplo 4Example 4
El material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo tiene una fórmula de Na<0,88>Li<0,12>Ni<0,765>Co<0,065>Al<0,05>Mo<0,023>Mn<0,097>O<2>@0,0875NMC-Zr. The polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this example has a formula of Na<0.88>Li<0.12>Ni<0.765>Co<0.065>Al<0.05>Mo<0.023>Mn<0.097>O<2>@0.0875NMC-Zr.
Para el método de preparación del material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo, los pasos específicos son los siguientes: For the preparation method of the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this example, the specific steps are as follows:
(1) 90 ml de sulfato de níquel de 0,85 mol/L, 7,5 ml de sulfato de manganeso de 1,3 mol/L, 10 ml de sulfato de cobalto de 0,65 mol/L, 10 ml de cloruro de aluminio de 0,5 mol/L y 3 ml de molibdato de amonio de 0,74 mol/L fueron mezclados en un vaso de precipitado. El vaso de precipitado se colocó en un baño de aceite a 60 °C, y luego se añadió y revolvió carbonato de sodio. La separación se llevó a cabo para obtener un precipitado que contenía níquel. Se mezclaron 8,5 ml de hidróxido de sodio de 1,02 mol/L y 1,5 ml de hidróxido de litio de 1,0 mol/L para preparar una mezcla de sodio-litio. La mezcla sodio-litio y el precipitado que contiene níquel fueron mezclados, agitados, secados, enviados a un horno de tubo a 730 °C para calcinación durante 8 h, y molidos en molino de bolas durante 6 h para obtener un material de electrodo positivo de iones de sodio alto en níquel Na<0,8>Li<0,2>Ni<0,7>Co<0,05>Mg<0,05>Mn<0,2>O<2>. (1) 90 mL of 0.85 mol/L nickel sulfate, 7.5 mL of 1.3 mol/L manganese sulfate, 10 mL of 0.65 mol/L cobalt sulfate, 10 mL of 0.5 mol/L aluminum chloride, and 3 mL of 0.74 mol/L ammonium molybdate were mixed in a beaker. The beaker was placed in an oil bath at 60 °C, and then sodium carbonate was added and stirred. The separation was carried out to obtain a precipitate containing nickel. 8.5 mL of 1.02 mol/L sodium hydroxide and 1.5 mL of 1.0 mol/L lithium hydroxide were mixed to prepare a sodium-lithium mixture. The sodium-lithium mixture and the nickel-containing precipitate were mixed, stirred, dried, sent to a tube furnace at 730 °C for calcination for 8 h, and ball milled for 6 h to obtain a high-nickel sodium ion positive electrode material Na<0.8>Li<0.2>Ni<0.7>Co<0.05>Mg<0.05>Mn<0.2>O<2>.
(2) Una taza de PTFE se colocó en un baño de aceite a 70 C. Se añadió 1,0 g de politiofeno 3-hexil sustituido a la copa de PTFE que contenía 40 mL de polietilenglicol, y luego se añadieron 10 ml de sulfato de circonio 0,66M. La mezcla fue agitada, dejada en pie, enviada a un horno de tubo, introducida con nitrógeno, secada a 105 °C durante 2 h, y calentada a 570 ° C para carbonización para obtener 3,9 g de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado marrón oscuro NMC-Zr. (2) A PTFE cup was placed in an oil bath at 70 C. 1.0 g of 3-hexyl substituted polythiophene was added to the PTFE cup containing 40 mL of polyethylene glycol, and then 10 mL of 0.66 M zirconium sulfate was added. The mixture was stirred, allowed to stand, sent to a tube furnace, introduced with nitrogen, dried at 105 °C for 2 h, and heated to 570 °C for carbonization to obtain 3.9 g of dark brown polymerized nitrogen-doped porous NMC-Zr nanopowder.
(3) 8 g de Na0,8Li0,2Ni0,7Co0,05Mg0,05Mn0,2O2 se cargaron en un reactor de lecho fijo con N2 introducido para eliminar el aire, se calentaron a 155 °C, y se purgaron con N2-H2 a 60 mL/min. se añadieron 0,7 g de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado NMC-Zr cargado por HE, se hicieron reaccionar durante 60 min, se lavaron, desmagnetizaron con una barra magnética, y se secaron en un horno a 95 °C para obtener deposición de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado (Na0,88Li0,12Ni0,765Co0,065Al0,05Mo0,023Mn0,097O2@0,0875NMC-Zr). (3) 8 g of Na0.8Li0.2Ni0.7Co0.05Mg0.05Mn0.2O2 was charged into a fixed-bed reactor with N2 introduced to remove air, heated to 155 °C, and purged with N2-H2 at 60 mL/min. 0.7 g of polymerized nitrogen-doped porous nanopowder NMC-Zr loaded by HE was added, reacted for 60 min, washed, demagnetized with a magnetic bar, and dried in an oven at 95 °C to obtain polymerized nitrogen-doped porous nanopowder deposition (Na0.88Li0.12Ni0.765Co0.065Al0.05Mo0.023Mn0.097O2@0.0875NMC-Zr).
Ejemplo comparativo 1Comparative example 1
El material de electrodo positivo de iones de sodio de este ejemplo comparativo tiene una fórmula de Na0,8Li0,2Ni0,7Co0,05Mg0,05Mn0,2O2. The sodium ion positive electrode material of this comparative example has a formula of Na0.8Li0.2Ni0.7Co0.05Mg0.05Mn0.2O2.
Para el método de preparación del material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo comparativo, los pasos específicos son los siguientes: For the preparation method of the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this comparative example, the specific steps are as follows:
(1) 140 ml de nitrato de níquel de 0,5 mol/L, 20 ml de nitrato de manganeso de 1,0 mol/L, 10 ml de nitrato de cobalto de 0,5 mol/L y 20 ml de nitrato de magnesio de 0,25 mol/L fueron mezclados en un vaso de precipitado. El vaso de precipitado se colocó en un baño de aceite a 55 °C, y luego se añadió y revolvió carbonato de sodio. La separación se llevó a cabo para obtener un precipitado que contenía níquel. Se mezclaron 80 ml de hidróxido de sodio de 1,01 mol/L y 20 ml de hidróxido de litio de 1,0 mol/L para preparar una mezcla de sodio-litio. La mezcla sodio-litio y el precipitado que contiene níquel fueron mezclados, agitados, secados, enviados a un horno de tubo a 670 °C para calcinación durante 10 h, y molidos en molino de bolas para obtener un material de electrodo positivo de iones de sodio de alto níquel Na0,8Li0,2Ni0,7Co0,05Mg0,05Mn0,2O2. (1) 140 mL of 0.5 mol/L nickel nitrate, 20 mL of 1.0 mol/L manganese nitrate, 10 mL of 0.5 mol/L cobalt nitrate, and 20 mL of 0.25 mol/L magnesium nitrate were mixed in a beaker. The beaker was placed in an oil bath at 55 °C, and then sodium carbonate was added and stirred. The separation was carried out to obtain a precipitate containing nickel. 80 mL of 1.01 mol/L sodium hydroxide and 20 mL of 1.0 mol/L lithium hydroxide were mixed to prepare a sodium-lithium mixture. The sodium-lithium mixture and the nickel-containing precipitate were mixed, stirred, dried, sent to a tube furnace at 670 °C for calcination for 10 h, and ground in a ball mill to obtain a high-nickel sodium ion positive electrode material Na0.8Li0.2Ni0.7Co0.05Mg0.05Mn0.2O2.
Ejemplo comparativo 2Comparative example 2
El material de electrodo positivo de iones de sodio de este ejemplo comparativo tiene una fórmula de Na0,88Li0,12Ni0,68Co0,065Al0,05Mo0,023Mn0,182O2. The sodium ion positive electrode material of this comparative example has a formula of Na0.88Li0.12Ni0.68Co0.065Al0.05Mo0.023Mn0.182O2.
Para el método de preparación del material de electrodo positivo nano depositado poroso dopado con nitrógeno polimerizado de este ejemplo comparativo, los pasos específicos son los siguientes: For the preparation method of the polymerized nitrogen-doped porous nano-deposited positive electrode material of this comparative example, the specific steps are as follows:
(1) 80 ml de sulfato de níquel de 0,85 mol/L, 14 ml de sulfato de manganeso de 1,3 mol/L, 10 ml de sulfato de cobalto de 0,65 mol/L, 10 ml de cloruro de aluminio de 0,5 mol/L y 3 ml de molibdato de amonio de 0,74 mol/L fueron mezclados en un vaso de precipitado. El vaso de precipitado se colocó en un baño de aceite a 60 °C, y luego se añadió y revolvió carbonato de sodio. La separación se llevó a cabo para obtener un precipitado que contenía níquel. Se mezclaron 195 ml de acetato sódico de 0,45 mol/L y 20 ml de hidróxido de litio de 0,61 mol/L para preparar una mezcla sodio-litio. La mezcla sodio-litio y el precipitado que contiene níquel fueron mezclados, agitados, secados, enviados a un horno de tubo a 730 °C para calcinación durante 8 h, y molidos en molino de bolas para obtener un material de electrodo positivo de iones de sodio de alto níquel Na<0,88>Li<0,12>Ni<0,68>Co<0,065>Al<0,05>Mo<0,023>Mn<0,182>O<2>. (1) 80 mL of 0.85 mol/L nickel sulfate, 14 mL of 1.3 mol/L manganese sulfate, 10 mL of 0.65 mol/L cobalt sulfate, 10 mL of 0.5 mol/L aluminum chloride, and 3 mL of 0.74 mol/L ammonium molybdate were mixed in a beaker. The beaker was placed in an oil bath at 60 °C, and then sodium carbonate was added and stirred. The separation was carried out to obtain a precipitate containing nickel. 195 mL of 0.45 mol/L sodium acetate and 20 mL of 0.61 mol/L lithium hydroxide were mixed to prepare a sodium-lithium mixture. The sodium-lithium mixture and the nickel-containing precipitate were mixed, stirred, dried, sent to a tube furnace at 730 °C for calcination for 8 h, and ground in a ball mill to obtain a high nickel sodium ion positive electrode material Na<0.88>Li<0.12>Ni<0.68>Co<0.065>Al<0.05>Mo<0.023>Mn<0.182>O<2>.
Análisis de Ejemplos 1-4 y Ejemplos comparativos 1-2:Analysis of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2:
El área de superficie específica (BET) del material de electrodo positivo en los Ejemplos 1-4 y los Ejemplos comparativos 1-2 fue determinada por un analizador de tamaño de poro de área de superficie específica, y el D10, D50, D90, y Dmax del material de electrodo positivo se midieron mediante un analizador de tamaño de partícula. Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 1. The specific surface area (BET) of the positive electrode material in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2 was determined by a specific surface area pore size analyzer, and the D10, D50, D90, and Dmax of the positive electrode material were measured by a particle size analyzer. The test results are shown in Table 1.
Composición de la batería: La batería comprendía principalmente láminas de electrodo positivo y negativo, separador Celgard, electrolito (soluto: 1,2 mol/L NAPF<6>, disolvente: una mezcla de 5 ml CE y 5 ml EMC), juntas, metralla y cortezas de electrodos positivos y negativos. La lámina de electrodo positivo se hizo de la siguiente manera: el material de electrodo positivo preparado en los Ejemplos 1-4 y los Ejemplos comparativos 1-2, acetileno negro y PVDF se prepararon en una suspensión en una relación de masa de 80:10:10, y luego se recubrieron sobre papel de aluminio para hacer una lámina de electrodo positivo, que se secó en un horno a 80 °C, y luego se enrolló. Las escamas de sodio se utilizaron como láminas de electrodo negativo. El montaje de la batería se realizó en una guantera de vacío bajo una atmósfera de argón. El rendimiento del ciclo fue probado con una estación de trabajo electroquímica. La temperatura de prueba fue temperatura ambiente. Antes de la prueba, la batería se activó con 30 mAh/g de carga y descarga. La prueba se realizó a tasas de 0,1C, 0,2C, 0,5C, 1C, 2C, y 5C con un rango de descarga de 2,5-4,2 V. Los resultados se muestran en la FIGURA 4 (1C fue de 150 mAh/g por defecto), y el número de ciclos fue de 40 veces. Battery composition: The battery mainly comprised positive and negative electrode sheets, Celgard separator, electrolyte (solute: 1.2 mol/L NAPF<6>, solvent: a mixture of 5 mL CE and 5 mL EMC), gaskets, shrapnel, and positive and negative electrode shells. The positive electrode sheet was made as follows: the positive electrode material prepared in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2, acetylene black, and PVDF were prepared in a slurry at a mass ratio of 80:10:10, and then coated on aluminum foil to make a positive electrode sheet, which was dried in an oven at 80 °C, and then rolled. Sodium flakes were used as negative electrode sheets. The battery assembly was performed in a vacuum glove box under an argon atmosphere. The cycle performance was tested with an electrochemical workstation. The test temperature was room temperature. Before testing, the battery was activated with 30 mAh/g charge and discharge. The test was performed at rates of 0.1C, 0.2C, 0.5C, 1C, 2C, and 5C with a discharge range of 2.5-4.2V. The results are shown in FIGURE 4 (1C was 150 mAh/g by default), and the number of cycles was 40 times.
Los resultados de las pruebas a la tasa de 1C se muestran en la Tabla 2, y el número de ciclos fue de 200 veces. The test results at the rate of 1C are shown in Table 2, and the number of cycles was 200 times.
Se puede ver en las FIGURAS 1-3 que el material del electrodo positivo de iones de sodio Na0,8Li0,2Ni0,7Co0,05Mg0,05Mn0,2O2 preparado en la FIGURA 2 tenía una forma de partícula clara. El material de electrodo positivo del iones de sodio después de la deposición de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado NMC-Cu en la FIGURA 1, Na0,75Li0,25Ni0,60Co0,025Mg0,025Mn0,35O2@0,025NMC-Cu, fue más rugoso, cubierto por películas multicapa, y ninguna estructura granular visible. Se indica que, por un lado, la película multicapa puede proporcionar más área, y la superficie de contacto también aumentará. Aunque la deposición de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado NMC-Cu tuvo una gran influencia en la morfología del material del electrodo positivo de iones de sodio, la cubierta de película multicapa puede suprimir las microgrietas en la superficie o dentro del material del electrodo positivo de iones de sodio, mejorando la estabilidad del material. La FIGURA 3 muestra el nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado NMC-Cu con estructura porosa polimerizada en la superficie, y las partículas estaban relativamente cerca. It can be seen from FIGURES 1-3 that the sodium ion positive electrode material Na0.8Li0.2Ni0.7Co0.05Mg0.05Mn0.2O2 prepared in FIGURE 2 had clear particle shape. The sodium ion positive electrode material after deposition of polymerized nitrogen-doped porous nanopowder NMC-Cu in FIGURE 1, Na0.75Li0.25Ni0.60Co0.025Mg0.025Mn0.35O2@0.025NMC-Cu, was rougher, covered by multilayer films, and no visible granular structure. It is indicated that on the one hand, the multilayer film can provide more area, and the contact surface will also increase. Although the deposition of polymerized nitrogen-doped porous NMC-Cu nanopowder had a great influence on the morphology of the sodium ion positive electrode material, the multilayer film covering can suppress the microcracks on the surface or inside the sodium ion positive electrode material, improving the stability of the material. FIGURE 3 shows the polymerized nitrogen-doped porous NMC-Cu nanopowder with polymerized porous structure on the surface, and the particles were relatively close.
Tabla 1 BET y distribución de tamaño de partícula de los Ejemplos 1-4 y Ejemplos Comparativos 1 -2 Table 1 BET and particle size distribution of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2
En la Tabla 1, el BET de los Ejemplos 1-4 estaba entre 0,34-0,39 m2/g, mientras que el BET del Ejemplo Comparativo 1-2 estaba entre 0,31-0,34 m2/g. Después de la deposición de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado, los valores de BET de los ejemplos 1 4 aumentaron, los valores de D10, D50, D90 y Dmax de los ejemplos 1-4 aumentaron, y el tamaño de partícula de los ejemplos 1-4 aumentó en cierta medida. In Table 1, the BET of Examples 1-4 was between 0.34-0.39 m2/g, while the BET of Comparative Example 1-2 was between 0.31-0.34 m2/g. After the deposition of polymerized nitrogen-doped porous nanopowder, the BET values of Examples 1-4 increased, the D10, D50, D90, and Dmax values of Examples 1-4 increased, and the particle size of Examples 1-4 increased to a certain extent.
Tabla 2 Desempeño de descarga de los Ejemplos 1-4 y Ejemplos comparativos 1-2 Table 2 Discharge performance of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2
La Tabla 2 y la FIGURA 4 muestran la capacidad de tasa de los materiales de electrodo positivo preparados en el Ejemplo 2, Ejemplo 4, y Ejemplo comparativo 1. En la Tabla 2, las capacidades específicas de los vertidos 1 °, 100° y 200° de los Ejemplos 1 -4 fueron superiores a las de los Ejemplos Comparativos 1-2, y las relaciones de eficiencia de descarga/carga de los ejemplos 1°, 100° y 200° también fueron superiores. También en la FIGURA 4, a 0,1C y 0,2C, la capacidad de tasa del Ejemplo 2, Ejemplo 4 y Ejemplo Comparativo 1 no se distinguió claramente, pero a una tasa de 0,5C, 1C, 2C, y 5C, la capacidad de tasa del Ejemplo 2 y Ejemplo 4 fue significativamente superior a la del Ejemplo Comparativo 1. Esto indica que después de la deposición de nanopolvo poroso dopado con nitrógeno polimerizado, se reduce la resistencia de transferencia de carga del material de electrodo positivo de iones de sodio, se mejora la estabilidad de descarga del material y se mejora la capacidad de tasa del material. Table 2 and FIGURE 4 show the rate capabilities of the positive electrode materials prepared in Example 2, Example 4, and Comparative Example 1. In Table 2, the specific capacities of the 1°, 100°, and 200° discharges of Examples 1-4 were higher than those of Comparative Examples 1-2, and the discharge/charge efficiency ratios of Examples 1°, 100°, and 200° were also higher. Also in FIGURE 4, at 0.1C and 0.2C, the rate capability of Example 2, Example 4, and Comparative Example 1 was not clearly distinguished, but at a rate of 0.5C, 1C, 2C, and 5C, the rate capability of Example 2 and Example 4 was significantly higher than that of Comparative Example 1. This indicates that after the deposition of polymerized nitrogen-doped porous nanopowder, the charge transfer resistance of the sodium ion positive electrode material is reduced, the discharge stability of the material is improved, and the rate capability of the material is improved.
Los ejemplos de la presente divulgación se han descrito en detalle anteriormente junto con los dibujos. Sin embargo, la presente divulgación no se limita a los ejemplos antes mencionados, y se pueden hacer varias modificaciones sin apartarse del propósito de la presente divulgación dentro del alcance del conocimiento que poseen aquellos expertos en la técnica Además, en caso de que no haya conflicto, los ejemplos de la presente divulgación y las características de los ejemplos pueden combinarse entre sí. The examples of the present disclosure have been described in detail above in conjunction with the drawings. However, the present disclosure is not limited to the above-mentioned examples, and various modifications may be made without departing from the scope of the present disclosure within the scope of knowledge possessed by those skilled in the art. Furthermore, in case of no conflict, the examples of the present disclosure and the features of the examples may be combined with each other.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111424143.1A CN114256458B (en) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | Nitrogen-doped-polymerized porous nano-deposition positive electrode material, and preparation method and application thereof |
| PCT/CN2022/116268 WO2023093190A1 (en) | 2021-11-26 | 2022-08-31 | Nitrogen-doped-polymeric porous nanopowder-deposited positive electrode material, preparation method therefor, and application thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2976911A2 true ES2976911A2 (en) | 2024-08-12 |
Family
ID=80793431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES202390198A Pending ES2976911A2 (en) | 2021-11-26 | 2022-08-31 | Nitrogen-doped-polymeric porous nanopowder-deposited positive electrode material, preparation method therefor, and application thereof |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114256458B (en) |
| ES (1) | ES2976911A2 (en) |
| GB (1) | GB2619189B (en) |
| WO (1) | WO2023093190A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114256458B (en) * | 2021-11-26 | 2024-10-18 | 广东邦普循环科技有限公司 | Nitrogen-doped-polymerized porous nano-deposition positive electrode material, and preparation method and application thereof |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160218363A1 (en) * | 2013-09-09 | 2016-07-28 | The Regents Of The University Of California | Lithium and sodium containing layered oxide material, cathodes and sodium ion electrochemical cells |
| KR101720970B1 (en) * | 2015-05-21 | 2017-03-29 | 한국과학기술연구원 | Olivine sodium iron phosphate with polymer coating, sodium iron battery comprising the same as cathode material, and process thereof |
| CN107732220B (en) * | 2017-11-27 | 2021-06-01 | 中南大学 | Preparation method of nitrogen-doped mesoporous carbon-coated lithium ion battery ternary cathode material |
| CN108666559A (en) * | 2018-07-27 | 2018-10-16 | 桑顿新能源科技有限公司 | The carbon-coated NCA positive electrodes of N doping and lithium ion battery and preparation method |
| KR102214514B1 (en) * | 2019-03-15 | 2021-02-08 | 세종대학교산학협력단 | Electrode Active Material and Method for Preparing the Same |
| EP4021852A1 (en) * | 2019-08-27 | 2022-07-06 | Toyota Motor Europe | Sodium layered oxides as cathode materials for sodium ion batteries and method of manufacturing the same |
| CN111180688B (en) * | 2019-12-30 | 2022-08-05 | 中南大学 | Micron-scale hollow porous sodium-ion battery positive electrode material and preparation method thereof |
| CN113675402A (en) * | 2021-07-20 | 2021-11-19 | 华南理工大学 | Metal-nitrogen doped porous carbon material and preparation method and application thereof |
| CN114256458B (en) * | 2021-11-26 | 2024-10-18 | 广东邦普循环科技有限公司 | Nitrogen-doped-polymerized porous nano-deposition positive electrode material, and preparation method and application thereof |
-
2021
- 2021-11-26 CN CN202111424143.1A patent/CN114256458B/en active Active
-
2022
- 2022-08-31 ES ES202390198A patent/ES2976911A2/en active Pending
- 2022-08-31 WO PCT/CN2022/116268 patent/WO2023093190A1/en active Application Filing
- 2022-08-31 GB GB2312971.1A patent/GB2619189B/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114256458A (en) | 2022-03-29 |
| CN114256458B (en) | 2024-10-18 |
| WO2023093190A1 (en) | 2023-06-01 |
| GB202312971D0 (en) | 2023-10-11 |
| GB2619189B (en) | 2024-06-05 |
| GB2619189A (en) | 2023-11-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101785266B1 (en) | composit cathode active material, cathode and lithium battery containing the material, and preparation method thereof | |
| US9525171B2 (en) | Lithium secondary battery including tungsten-containing lithium complex oxide | |
| CN102169990B (en) | Ternary cathode material and production method thereof | |
| KR101577180B1 (en) | Positive electrode active material with improved energy density | |
| CN109574090B (en) | Nickel cobalt manganese hydroxide, positive electrode material, preparation method of positive electrode material and lithium ion battery | |
| WO2021043148A1 (en) | Positive electrode active material, preparation method therefor, positive electrode plate, lithium ion secondary battery and device comprising lithium ion secondary battery | |
| KR102301040B1 (en) | Silicon-based anode active material, method of preparing the same, anode including the silicon-based anode active material, and lithium secondary battery including the anode | |
| US20150255789A1 (en) | Modified Lithium Ion Battery Anode Material Having High Energy Density, and Manufacturing Method Thereof | |
| CN105514373A (en) | Positive electrode material of high-capacity lithium ion battery and preparation method of positive electrode material | |
| KR20130030660A (en) | Electrode active material, preparation method thereof, and electrode and lithium battery containing the same | |
| Yi et al. | High-performance xLi2MnO3·(1-x) LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2 (0.1 x 0.5) as Cathode Material for Lithium-ion Battery | |
| CN109802102B (en) | Positive active material for rechargeable lithium battery, rechargeable lithium battery including the same, and battery module including the same | |
| CN108807928B (en) | Synthesis of metal oxide and lithium ion battery | |
| CN109841822A (en) | A kind of preparation method of the modified monocrystalline tertiary cathode material of lithium ion battery | |
| CN103606704A (en) | High-energy density lithium ion battery | |
| WO2019124943A1 (en) | Positive pole active material for lithium secondary battery and manufacturing method thereof, lithium secondary battery | |
| WO2023160307A1 (en) | Positive electrode lithium replenishment additive, preparation method therefor and use thereof | |
| CN115732661A (en) | Positive active material and application thereof | |
| Zhang et al. | Tailoring the (Ni1/6Co1/6Mn4/6) CO3 precursors of Li-rich layered oxides for advanced lithium-ion batteries with the seed-mediated method | |
| JP2018014208A (en) | Positive electrode active material for nonaqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing the same | |
| ES2976911A2 (en) | Nitrogen-doped-polymeric porous nanopowder-deposited positive electrode material, preparation method therefor, and application thereof | |
| CN114188526B (en) | Single crystal positive electrode material, preparation method thereof and application of single crystal positive electrode material in lithium ion battery | |
| JP2013012387A (en) | Electrolyte and lithium ion secondary battery | |
| CN117199365A (en) | Positive electrode lithium supplementing material, preparation method thereof, positive electrode plate and secondary battery | |
| CN108390034A (en) | The preparation method of high voltage trielement composite material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2976911 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A2 Effective date: 20240812 |