【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池材料，特别涉及一种钠离子电池的正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、钠离子电池正极材料的层状氧化物的晶体结构类似于三元正极材料，同时具有良好的能量密度和循环寿命，且层状氧化物中的金属元素主要包括铜，锰和铁等元素，此类金属供应充足，价格相对低廉。然而，钠的过渡族金属氧化物材料naxmo2的吸潮性很高，即使在空气中暴露非常短的时间都会吸收空气中的水分，从而影响电化学性能。
2、目前制备层状氧化物材料的方法有溶胶凝胶法，共沉淀法、固相法等，在商业化应用中，主要采用共沉淀法，其余方法由于成本与制备工艺的问题，不适于大量制备。但是共沉淀法制备出的层状氧化物的颗粒偏大，且需要精确的ph条件，对沉淀剂的要求十分苛刻。且采用传统方法合成的颗粒层状氧化物材料绝大部分是多晶材料，单晶层状氧化物的条件非常苛刻。同时，微米级的“次级”颗粒通常由许多“初级”纳米颗粒组成，使电解质能够通过晶粒之间的间隙渗透到内部，而初级颗粒的随机晶体取向会导致循环过程中很大的应力，从而产生裂纹。另外，按传统方法制备的层状氧化物主要分为o3和p2型，但这两种材料均存在循环稳定性差与充放电过程存在多种相变的缺点，多种相变易导致正极材料在充放电过程中发生崩塌，使电池性能呈现不稳定的状态，影响此类正极材料的商业化应用。
3、因此，亟需提供一种正极材料，其具有良好的结构稳定性，循环稳定性与倍率性能。
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益
2、本专利技术的专利技术构思：本专利技术通过海藻酸钠与过渡金属离子络合形成网蛋型结构的水凝胶状物，利用海藻酸钠中的羧基与羟基，使过渡金属离子之间存在配位的海藻酸根，能够很好的分散过渡金属离子与钠离子，得到结构式为naxmo2，0.48≤x≤1的钠离子电池层状氧化物正极材料，该正极材料具有良好的结构稳定性，循环稳定性与倍率性能。
3、因此，本专利技术的第一方面提供一种钠离子电池的正极材料。
4、具体的，一种钠离子电池的正极材料，包括层状过渡金属氧化物，所述层状过渡金属氧化物的结构式为naxmo2；其中，0.48≤x≤1。
5、优选地，当0.48≤x<0.75时，所述层状过渡金属氧化物为p2型层状氧化物；当0.75≤x≤0.89时，所述层状过渡金属氧化物为p2/o3复合型层状氧化物；当0.89<x≤1时，所述层状过渡金属氧化物为o3型层状氧化物。
6、优选地，所述m包括ni、mn、co、fe、cu、ti、nb中的至少一种。
7、优选地，所述层状过渡金属氧化物的结构式为naxfeynizmn1-y-zo2，0.48≤x≤1；0≤y≤1，0≤z≤1。
8、优选地，所述层状过渡金属氧化物为单晶结构。
9、具体的，单晶结构可以改善电池的结构稳定性，循环稳定性与倍率性能等问题，减少层状单晶材料的成本，加快钠离子电池单晶层状氧化物正极材料的商业化应用。
10、优选地，所述层状过渡金属氧化物为六方块状颗粒。
11、优选地，所述六方块状颗粒的厚度为90-550nm；所述六方块状颗粒的大小为450nm-2.2μm。
12、进一步优选地，所述六方块状颗粒的厚度为100-500nm；所述六方块状颗粒的大小为500nm-2μm。
13、具体的，所述六方块状颗粒均匀分布。
14、本专利技术的第二方面提供一种本专利技术第一方面所述的钠离子电池的正极材料的制备方法。
15、具体的，所述钠离子电池的正极材料的制备方法，包括以下步骤：
16、将过渡金属盐、海藻酸钠混合，反应，煅烧，制得所述钠离子电池的正极材料。
17、优选地，所述过渡金属盐和所述海藻酸钠的摩尔量比为1：0.35-2.2；进一步优选地，所述过渡金属盐和所述海藻酸钠的摩尔量比为1：0.4-2.0。
18、优选地，所述钠离子电池的正极材料的制备方法，包括以下步骤：
19、(1)将过渡金属盐溶液、海藻酸钠溶液混合，反应，制得前驱体；
20、(2)将步骤(1)所得的前驱体煅烧，制得所述钠离子电池的正极材料。
21、优选地，所述过渡金属盐溶液中，过渡金属离子的浓度为0.6-1.5mol/l；进一步优选地，过渡金属离子的浓度为1.0-1.4mol/l；更进一步优选地，过渡金属离子的浓度为1.2mol/l。
22、优选地，所述过渡金属盐溶液为过渡金属盐的水溶液。
23、优选地，所述过渡金属盐包括铁盐、锰盐、镍盐。
24、进一步优选地，所述铁盐选自硝酸铁、草酸铁、氯化铁、碳酸铁、硫酸铁、醋酸铁中的至少一种；所述锰盐选自硫酸锰、硝酸锰、草酸锰、氯化锰、碳酸锰、醋酸锰中的至少一种，所述镍盐选自硫酸镍、醋酸镍、硝酸镍、草酸镍、氯化镍、碳酸镍中的至少一种。
25、更进一步优选地，所述铁盐、锰盐、镍盐分别为硝酸铁、硫酸锰、硫酸镍。
26、优选地，所述铁盐、锰盐、镍盐的摩尔比为0.8-1.2：0.8-1.2：1；进一步优选地，所述铁盐、锰盐、镍盐的摩尔比为0.9-1.1：0.9-1.1：1；更进一步优选地，所述铁盐、锰盐、镍盐的摩尔比为1：1：1。
27、优选地，所述海藻酸钠溶液中，海藻酸钠的浓度为0.6-1.5mol/l；进一步优选地，海藻酸钠的浓度为1.0-1.4mol/l；更进一步优选地，海藻酸钠的浓度为1.2mol/l。
28、优选地，所述海藻酸钠溶液为海藻酸钠的水溶液；进一步优选地，所述海藻酸钠的水溶液为海藻酸钠水凝胶溶液。
29、具体的，将海藻酸钠溶于水，搅拌，得到海藻酸钠水凝胶溶液。
30、优选地，所述过渡金属盐溶液、海藻酸钠溶液的混合具体为将所述过渡金属盐溶液加入海藻酸钠溶液中进行混合。
31、优选地，所述混合后进行搅拌；所述搅拌的转速为100-500rpm；进一步优选地，所述搅拌的转速为400rpm。
32、优选地，所述反应的时间为0.5-24h；进一步优选地，所述反应的时间为2-10h。
33、优选地，所述反应的温度为室温。
34、优选地，所述反应后得到特殊网蛋型凝胶混合液。
35、优选地，将特殊网蛋型凝胶混合液干燥，第一次研磨，制得前驱体。
36、优选地，所述干燥在真空干燥箱中进行。
37、优选地，所述干燥的温度为50-180℃，所述干燥的时间为12-18h。
38、进一步优选地，所述干燥的温度为50-120℃，所述干燥的时间为14-16h。
39、优选地，干燥后先自然冷却然后进行第一次研磨。
40、优选地，步骤(2)中，所述煅烧的温度为650-1050℃，所述煅烧的时间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极材料，其特征在于，包括层状过渡金属氧化物，所述层状过渡金属氧化物的结构式为NaxMO2；其中，0.48≤x≤1；所述M为过渡金属元素。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，当0.48≤x<0.75时，所述层状过渡金属氧化物为P2型层状氧化物；当0.75≤x≤0.89时，所述层状过渡金属氧化物为P2/O3复合型层状氧化物；当0.89<x≤1时，所述层状过渡金属氧化物为O3型层状氧化物。
3.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，所述M包括Ni、Mn、Co、Fe、Cu、Ti、Nb中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的正极材料，其特征在于，所述层状过渡金属氧化物的结构式为NaxFeyNizMn1-y-zO2，0.48≤x≤1；0≤y≤1，0≤z≤1。
5.根据权利要求4所述的正极材料，其特征在于，所述层状过渡金属氧化物为单晶结构；和/或，所述层状过渡金属氧化物为六方块状颗粒。
6.权利要求1-5任一项所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐和所述海藻酸钠的摩尔量比为1：0.35-2.2。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为0.5-24h；所述煅烧的温度为650-1050℃，所述煅烧的时间为4-24h。
10.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，包括层状过渡金属氧化物，所述层状过渡金属氧化物的结构式为naxmo2；其中，0.48≤x≤1；所述m为过渡金属元素。
2.根据权利要求1所述的正极材料，其特征在于，当0.48≤x<0.75时，所述层状过渡金属氧化物为p2型层状氧化物；当0.75≤x≤0.89时，所述层状过渡金属氧化物为p2/o3复合型层状氧化物；当0.89<x≤1时，所述层状过渡金属氧化物为o3型层状氧化物。
3.根据权利要求2所述的正极材料，其特征在于，所述m包括ni、mn、co、fe、cu、ti、nb中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的正极材料，其特征在于，所述层状过渡金属氧化物的结构式为naxfeynizmn1-y-zo2，0.48≤...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈胜洲，陈汶，邹汉波，杨伟，谭鸿坤，袁祥焕，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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