钠离子正极材料及其制备方法与应用、钠离子电池、钠离子电池组、设备技术

本发明专利技术涉及钠离子电池技术领域领域，公开了一种钠离子正极材料及其制备方法和应用、一种钠离子电池、一种钠离子电池组、一种设备。该钠离子正极材料包括基体和包覆在所述基体上的包覆层；所述基体具有式I所示的组成：Na1‑

【技术实现步骤摘要】
钠离子正极材料及其制备方法与应用、钠离子电池、钠离子电池组、设备


[0001]本专利技术涉及钠离子电池
，具体涉及一种钠离子正极材料及其制备方法和应用、一种钠离子电池、一种钠离子电池组、一种设备。

技术介绍

[0002]新能源汽车、大型储能市场的爆发式发展，锂离子电池销量的大幅度攀升，对全球锂资源供应提出了严峻的挑战。相比锂资源，钠资源在地壳结构中含量达到2.4wt％且分布广泛，远高于锂资源的0.0065wt％，因此近年来钠离子电池成为新能源行业被重点开发的储能体系。
[0003]钠离子电池中正极材料是非常重要的关键材料，目前主要包括金属氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士蓝类材料和有机材料等体系。其中金属氧化物体系正极材料具有电压平台高、放电容量高、粉体压实高等优点，是非常具有发展潜力的一类电池材料。金属氧化物正极材料的充放电过程是一种脱嵌反应，由于钠离子半径较大，充放电过程中体积的膨胀收缩变化过大，造成循环性能较差，对电池安全性能也造成不利影响。
[0004]因此，亟需一种新的用于钠离子电池的复合正极材料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钠离子正极材料，其特征在于，所述正极材料包括基体和包覆在所述基体上的包覆层；所述基体具有式I所示的组成：Na1‑
x
[Ni
y
Mn
z
M
u
]Ti
v
O2式I，其中，
‑
0.4≤x≤0.4，0.2≤y≤0.6，0.1≤z≤0.5，0.1≤u≤0.5，0≤v≤0.02，y+z+u+v＝1；M选自Fe、Mg、Al、Cu、Zn、Zr、Nb、Co、Y、V、Sc、Cr、W、La、Mo、Os、Pr、Re、Ru、Sr、Sm和Ta中的至少一种；所述包覆层具有式II所示的组成：Na2‑
β
Ti6‑
α
M
′
α
O
13
式II，其中，0≤α<0.6，
‑
2≤β<1；M
′
选自Li、Mg、Fe、Al、Ga、In、Ge、Y、Sc和Zr中的至少一种。2.根据权利要求1所述的钠离子正极材料，其中，式I中，
‑
0.2≤x≤0.4，0.2≤y≤0.5，0.2≤z≤0.5，0.2≤u≤0.5，0.01≤v≤0.02，y+z+u+v＝1；M选自Fe、Cu、Nb、Co、V和Cr中的至少一种；优选地，式II中，0<α<0.5，
‑
2≤β<1；M
′
选自Mg、Fe、Al、Y和Zr中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的钠离子正极材料，其中，沿所述基体的中心至其表面方向上，Ti元素呈梯度分布，优选呈梯度递增分布；优选地，沿所述基体的中心至其表面方向上，Ti元素的递增速率为0.001
‑
0.3mol％/μm，优选为0.001
‑
0.2mol％/μm。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的钠离子正极材料，其中，所述基体和所述包覆层的重量比为100：0.01
‑
5，优选为100：0.05
‑
3；优选地，所述包覆层的厚度为10
‑
200nm，优选为10
‑
100nm；优选地，所述正极材料的平均粒径D50为2
‑
30μm，优选为4
‑
12μm。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的钠离子正极材料，其中，所述正极材料的离子电导率为10
‑4至10
‑3S/cm，优选为5
×
10
‑4至10
‑3S/cm；优选地，所述正极材料的电子电导率为10
‑7至10
‑6S/cm，优选为5
×
10
‑7至10
‑6S/cm。6.一种钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)将第一钠源、可选地M
′
源、钛源和溶剂进行第一混合，得到第一浆料；将所述第一浆料依次进行第一干燥、第一烧结得到第一烧结产物，并将所述第一烧结产物依次进行破碎、烘干，得到包覆层；其中，所述包覆层具有式II所示的组成：Na2‑
β
Ti6‑
α
M
′
α
O
13
式II，其中，0≤α<0.6，
‑
2≤β<1；M
′
选自Li、Mg、Fe、Al、Ga、In、Ge、Y、Sc和Zr中的至少一种；(2)将第二钠源、镍源、锰源、M源和可选地钛源进行第二混合，将得到的第二混合物依次进行第二干燥、第二烧结，得到基体；其中，所述基体具有式I所示的组成：Na1‑
x...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵宗普，刘亚飞，杨浩然，胡军涛，陈彦彬，
申请(专利权)人：北京当升材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：