本发明专利技术公开了一种钠离子正极材料及其制备工艺和钠离子电池，该制备工艺包括以下步骤：(1)制备正极材料前驱体；(2)将正极材料前驱体与钠源混合均匀，在600
【技术实现步骤摘要】
一种钠离子正极材料及其制备工艺和钠离子电池
[0001]本专利技术属于钠离子电池
，特别涉及一种钠离子正极材料及其制备工艺和钠离子电池。
技术介绍
[0002]随着新能源产业的快速发展，锂离子电池在储能及其动力电池方面有着极其重要的作用，然而由于锂资源有限，且国内仅有少部分锂盐存储，因此导致其价格快速地上升。而钠离子电池由于具有钠资源极其丰富、制造成本低、制作工艺与现有产线可以兼容等优势，因此具有部分替代锂离子电池的作用。
[0003]钠离子电池正极材料主要有层状氧化物、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝类似物三种类型，其中，层状氧化物材料有着相对比较高的能量密度，且制备工艺与现有三元材料的工艺类似，具有优异的发展前景。
[0004]如公开号为CN115498154A的中国专利技术专利申请公开了一种正极材料及其制备方法、钠离子电池，该正极材料的制备方法包括以下步骤：(1)在保护性气氛条件下，将第一溶液和第三溶液混合反应后的反应溶液与第二溶液混合反应得到镍铁锰基前驱体沉淀；所述第一溶液包括可溶性镍盐、可溶性二价铁盐、可溶性锰盐，所述第二溶液包括碱性沉淀剂和可溶性碳酸盐，所述第三溶液包括氨水和还原剂；(2)将所述镍铁锰基前驱体沉淀与钠源混合，得到混合物；(3)对所述混合物进行烧结(700
‑
950℃下烧结5
‑
20h)，得到所述正极材料。
[0005]该正极材料存在以下不足：(1)制备镍铁锰基前驱体沉淀时，需要采用非氧保护气氛和强还原剂共同抑制二价铁离子的氧化，以使产生的层状颗粒尺寸均匀，但非氧保护气氛和强还原剂不仅使用成本较高，工艺复杂，而且强还原剂刺激性强，对人体和环境均不友好；(2)循环性能、动力学性能和克容量等性能还有待提高。
[0006]因此，一种制备方法简便环保、电性能优异且兼具克容量、动力学和循环性能的正极材料亟需被开发出来。
技术实现思路
[0007]本专利技术的专利技术目的是提供一种钠离子正极材料及其制备工艺和钠离子电池，该钠离子正极材料尺寸一致性强，且兼具高克容量、强动力学和良好的循环性能，电性能优异。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种钠离子正极材料的制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：
[0010](1)制备正极材料前驱体；
[0011](2)将所述的正极材料前驱体与钠源混合均匀，在600
‑
900℃下烧结36
‑
96h。
[0012]本专利技术中对正极材料前驱体的制备方式无特殊要求，本领域技术人员可以任意选择已知的、不需要非氧保护气氛及强还原剂的简便环保方法实施；这是因为本专利技术对正极材料尺寸和性能的控制通过步骤(2)进行，本专利技术将烧结条件设置为：较低的烧结温度600
‑
900℃和较长的烧结时间36
‑
96h，在这种低温长时烧结下，不仅钠离子正极材料中层状颗粒
和类球体的尺寸能够保持较为均一的状态，而且制得的钠离子正极材料兼具高克容量、强动力学和良好的循环性能，电性能优异。
[0013]基于此，本专利技术还提供了采用上述工艺制得的钠离子正极材料，以及含有该钠离子正极材料的钠离子电池；该钠离子正极材料中，层状颗粒的尺寸为：长50
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800nm，宽50
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800nm，高度为50
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800nm；层状颗粒团聚形成的类球体的粒径在3
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10微米；并且，层状颗粒宽度与类球体粒径的比例为0.005
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0.1：1，层状颗粒长度与类球体粒径的比例为0.005
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0.1：1，层状颗粒的长度和宽度的尺寸的比例值满足大于0.8且小于4；可以看出，层状颗粒和类球体的尺寸能够保持较为均一的状态。
[0014]本专利技术的钠离子正极材料的首次放电克容量可达135.1mAh/g，50次放电后容量保持率可达97.3％，电性能优异。
[0015]作为优选，本专利技术的钠离子正极材料的制备工艺，包括以下步骤：
[0016](1)制备正极材料前驱体；
[0017]作为优选，通过共沉淀法制备所述的正极材料前驱体：先将镍源和锰源，或者镍源、锰源和Me元素源溶解、混合，而后与络合剂共沉淀，取沉淀物即为所述的正极材料前驱体。
[0018]本专利技术在制备正极材料前驱体时，既不需要在非氧保护气氛下进行，也不需要用到强还原剂，在大大降低工艺成本的同时，大大简便了工艺实施，降低工艺实施难度，且更加环保。
[0019]其中，所述的镍源包括氧化镍、氢氧化镍、醋酸镍和硝酸镍中的至少一种，所述的锰源包括三氧化二锰、氧化锰、醋酸锰、硝酸锰和氢氧化锰中的至少一种；所述的Me元素包括铁、Ni、Mn、Cu、Zn、Ti中的至少一种。
[0020]作为优选，正极材料前驱体中镍元素所占的摩尔比例为15
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60％，锰元素所占的摩尔比例为15
‑
60％，Me元素所占的摩尔比例为0
‑
40％。
[0021](2)将所述的正极材料前驱体与钠源混合均匀，在600
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900℃下烧结36
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96h；作为优选，所述的钠源包括碳酸钠、氢氧化钠、草酸钠、柠檬酸钠等无机钠盐或有机钠盐中的至少一种。
[0022]作为优选，正极材料前驱体与钠源的摩尔比为1：(0.8
‑
1.2)。
[0023]作为优选，在600
‑
900℃下烧结36
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48h。
[0024](3)将步骤(2)获得的一烧料粉碎后与包覆料混合，在200
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500℃下包覆4
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12h，即获得所述的钠离子正极材料；
[0025]作为优选，所述的包覆料为金属氧化物，该金属氧化物包括Al2O3、ZrO2、CaO2中的至少一种；
[0026]该钠离子正极材料中，一烧料和Al2O3的质量比为1：(0.001
‑
0.1％)。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：
[0028]本专利技术中对正极材料前驱体的制备方式无特殊要求，本领域技术人员可以任意选择已知的、不需要非氧保护气氛及强还原剂的简便环保方法实施；这是因为本专利技术对正极材料尺寸和性能的控制通过步骤(2)进行，本专利技术将烧结条件设置为：较低的烧结温度600
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900℃和较长的烧结时间36
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96h，在这种低温长时烧结下，不仅钠离子正极材料中层状颗粒和类球体的尺寸能够保持较为均一的状态(层状颗粒的尺寸为：长50
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800nm，宽50
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800nm，
高度为50
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800nm；层状颗粒团聚形成的类球体的粒径在3
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10微米；并且，层状颗粒宽度与类球体粒径的比例为0.005
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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的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备正极材料前驱体；(2)将所述的正极材料前驱体与钠源混合均匀，在600
‑
900℃下烧结36
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96h。2.如权利要求1所述的钠离子正极材料的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，通过共沉淀法制备所述的正极材料前驱体：先将镍源和锰源，或者镍源、锰源和Me元素源溶解、混合，而后与络合剂共沉淀，取沉淀物即为所述的正极材料前驱体。3.如权利要求2所述的钠离子正极材料的制备工艺，其特征在于，所述的Me元素包括铁、Ni、Mn、Cu、Zn、Ti中的的至少一种。4.如权利要求2所述的钠离子正极材料的制备工艺，其特征在于，按摩尔比例计，正极材料前驱体中镍元素所占的摩尔比例为15
‑
60％，锰元素所占的摩尔比例为15
‑
60％，Me元素所占的摩尔比例为0
‑
40％。5.如权利要求1
‑
4中任意一项所述的钠离子正极材料的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，正极材料前驱体与钠源的摩尔比为1：(0.8
‑
1.2)。6.如权利要求1
‑
4中任意一项所述的钠离子正极材料的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，在600
‑
900℃下烧结36
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【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：江苏天合储能有限公司，
类型：发明
国别省市：
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