正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电设备技术

本申请实施例公开了一种正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电设备，所述正极活性材料通过在层状金属氧化物的至少部分表面形成包括有机钠化合物的功能层，功能层由钠金属和有机溶液混合形成预钠化溶液，预钠化溶液与层状金属氧化物进行预钠化，在层状金属氧化物表面形成含钠的功能层，以在正极活性材料层表面形成一层人工CEI膜，层状金属氧化物中充足的活性钠可有效提升钠离子电池的首次充电效率，而且功能层可有效抑制正极活性材料中的过渡金属溶解、电解液中的溶剂分子穿插活性材料等问题，提升了正极活性材料层的结构稳定性。性。

【技术实现步骤摘要】
正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电设备


[0001]本申请涉及钠离子电池
，具体涉及一种正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电设备。

技术介绍

[0002]钠离子电池在化成过程中，溶剂或钠盐在正极活性材料与电解液界面发生反应，生成一种层状物质CEI(cathode electrolyte interface)膜，此过程会消耗来自正极活性材料中的活性钠，从而降低了电池容量。为弥补钠离子电池首次充电过程中为生成的CEI膜而消耗的活性钠，需要对正极进行补钠。另一方面，正极活性材料所消耗的活性钠形成的CEI膜较为疏松，导致正极活性材料中的过渡金属在循环过程中容易发生溶解，较为疏松的CEI膜也容易导致电解液溶剂穿插等问题。

技术实现思路

[0003]本申请实施例提供一种正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电设备，可以解决现有钠离子电池因正极活性材料表面自然形成CEI膜导致电池首效低以及过渡金属溶解的问题。
[0004]本申请的第一方面提供一种正极活性材料，其特征在于，包括层状金属氧化物和设置在所述层状金属氧化物至少部分表面的功能层，所述功能层包括有机钠化合物。
[0005]可选的，所述层状金属氧化物包括通式为Na
x
MO2的化合物，其中0.67≤x≤1，M包括Ni、Co、Fe、Mn、Li、Mg、Ti、Zn、Cu、Al中的至少一者。
[0006]可选的，所述正极活性材料颗粒的Dv50值满足1μm≤Dv50≤20μm。
[0007]可选的，所述功能层的厚度为5nm～100nm。
[0008]可选的，所述有机钠化合物包括乙醇钠、苯酚钠、甲醇钠、联苯酚钠中的至少一者。
[0009]可选的，所述正极活性材料的比表面积为1m2/g～5m2/g。
[0010]可选的，所述功能层中钠元素的含量占所述正极活性材料中钠元素含量的2％～10％。
[0011]本申请的第二方面提供一种正极活性材料的制备方法，包括如下步骤：将钠金属与有机溶液在室温下混合、搅拌得到有机钠溶液，将层状金属氧化物加入到所述有机钠溶液中，升温至40℃～60℃搅拌、过滤、烘干后升温至70～90℃进行老化，得到所述正极活性材料。
[0012]可选的，所述钠金属与所述有机溶液的摩尔比为(3～5):1；所述有机钠溶液与所述层状金属氧化物的质量比为(90～110):1。
[0013]可选的，所述层状金属氧化物的空间群包括R
‑
3m、P63/mmc、Fd
‑
3m中的至少一种。
[0014]本申请的第三方面提供一种钠离子电池，包括正极极片，所述正极极片包括如前所述的正极活性材料或包括如前所述制备方法制得的正极活性材料。
[0015]本申请的第四方面提供一种用电设备，包括上述钠离子电池。所述用电设备包括
但不限于储能装置等。
[0016]本申请的有益效果在于，提供一种正极活性材料及其制备方法、钠离子电池和用电设备，所述正极活性材料通过在层状金属氧化物的至少部分表面形成包括有机钠化合物的功能层，功能层由钠金属和有机溶液混合形成预钠化溶液，预钠化溶液与层状金属氧化物进行预钠化，在层状金属氧化物表面形成含钠的功能层，以在正极活性材料层表面形成一层人工CEI膜，层状金属氧化物中充足的活性钠可有效提升钠离子电池的首次充电效率，而且功能层可有效抑制正极活性材料中的过渡金属溶解、电解液中的溶剂分子穿插活性材料等问题，提升了正极活性材料层的结构稳定性。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本申请实施例所提供的正极活性材料的结构示意图；
[0019]图2是本申请实施例1所制备的正极极片的XRD谱图；
[0020]图3是本申请实施例1所制备的正极极片的SEM图；
[0021]其中，1、层状金属氧化物，2、功能层；
[0022]110、正极集流体，120、正极活性材料层。
具体实施方式
[0023]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。
[0024]在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。术语“中的至少一种”具有与术语“中的至少一者”相同的含义。
[0025]本说明书中，使用“～”来显示的数值范围，表示包含以在“～”前后记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。
[0026]本申请实施例提供一种正极活性材料、正极活性材料的制备方法、以及具有该正极活性材料的钠离子电池，所述正极活性材料通过在层状金属氧化物的至少部分表面形成包括有机钠化合物的功能层，功能层由钠金属和有机溶液混合形成预钠化溶液，预钠化溶液与层状金属氧化物进行预钠化，在层状金属氧化物表面形成含钠的功能层，以在正极活性材料层表面形成一层人工CEI膜，无需消耗层状金属氧化物中的活性钠，层状金属氧化物
的化合物。
[0042]在一些实施例中，M包括Ni、Mn，则层状金属氧化物包括分子式为Na
x
Ni
a
Mn
c
O2的化合物，其中，x＝0.67，a+c＝1，具体地，层状金属氧化物包括分子式为Na
2/3
Ni
1/3
Mn
2/3
O2的化合物。
[0043]在一些实施例中，所述层状金属氧化物的空间群包括R
‑
3m、P63/mmc、Fd
‑
3m中的至少一种。
[0044]在一些实施例中，正极活性材料颗粒的Dv50值满足1μm≤Dv50≤20μm，具体地，Dv50的值可以为1μm、3μm、5μm、7μm、9μm、10μm、12μm、15μm、17μm、19μm、20μm或其中任意两个数组成的范围。当正极活性材料颗粒的Dv50在上述范围时，可兼顾首效和倍率性能。Dv50表示一个样品累积体积分布百分数达到50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种正极活性材料，其特征在于，包括层状金属氧化物和设置在所述层状金属氧化物至少部分表面的功能层，所述功能层包括有机钠化合物。2.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述层状金属氧化物包括通式为Na
x
MO2的化合物，其中0.67≤x≤1，M包括Ni、Co、Fe、Mn、Li、Mg、Ti、Zn、Cu、Al中的至少一者。3.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述正极活性材料颗粒的Dv50值满足1μm≤Dv50≤20μm。4.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述功能层的厚度为5nm～100nm。5.如权利要求1所述的正极活性材料，其特征在于，所述有机钠化合物包括乙醇钠、苯酚钠、甲醇钠、联苯酚钠中的至少一者。6.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓常健，安黎，张耀，
申请(专利权)人：欣旺达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：