【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种钠电正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、科技改变生活，随着电子产品应用多元化改变我们现有的生活方式，我们的生活更加的便捷。现有电子产品中常用的是锂离子电池，但是随着电池技术的发展，钠离子电池的研究也随着增加。首先是资源丰富，钠是地球上最丰富的金属元素之一，地壳丰度为2.64%，是锂资源的440倍。钠资源分布广泛、提炼简单，不会出现供应紧张或价格波动的问题。可见，钠离子电池在未来会持续增长，在电池行业中占主导地位。
2、在现有技术中，仍有许多关于钠电正极材料的技术难点，其中较为突出的首先是钠电正极材料表面的残碱，虽然残碱的含量较少，但是残碱对钠电正极材料和电池的性能影响较大，第一，残碱会和电解质发生副反应，导致电池的容量和循环性能的下降；第二，残碱还会造成正极浆料中的pvdf发生断裂，从而导致正极浆料呈现果冻状，从而影响电池的循环性能；第三，生成的残碱是因为钠电正极材料制备过程中的对钠离子的消耗，导致获得钠电正极材料的容量较低；第四，残碱会导致获得钠电正极材料在空气中的稳定性下降，甚至导致钠电正极材料中的钠离子的脱出，从而导致钠电正极材料的容量和循环性能下降。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的问题，公开了一种钠电正极材料，本专利技术获得钠电正极材料具有较好的电性能和容量、在空气中具有较好的稳定性，本专利技术获得钠电正极材料用于电池中，提升了电池的电性能。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
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4、本专利技术的上述设计，本专利技术中钠电正极材料的核结构为naecufnigfe1/3mn1/3o2，双层包覆层中，第一层包覆层为nanixcoyo2，第二层包覆层为naacobmnco2。通过第一层包覆层包覆核结构，第一方面，能降低核结构表面的残碱，第二方面，将残碱中的钠离子转移至第一层包覆层中，能充分的利用残碱中的钠离子，最终提升获得的钠电正极材料的容量。第二层包覆层包覆在第一层包覆层表面，第一方面，第二层包覆层能进一步降低第一层包覆层表面的残碱；第二方面，第二层包覆层能将第一层包覆层表面残碱中的钠离子转移至第二层包覆层中，能充分的利用残碱中的钠离子，最终提升获得的钠电正极材料的容量；第三方面，能提升钠电正极材料在空气中的稳定性。通过核结构和双层包覆层的配合，一方面能逐步减少残留在钠电正极材料表面的残碱，有利于充分的减少残留的残碱，从而提升了最终钠电正极材料在空气中的稳定性；另一方面，构建了钠离子分布从钠电正极材料表面到核结构呈现从少到多的分布状态，钠离子的分布状态能提升钠电正极材料中钠离子的结构稳定性；再者，能充分的利用残碱中的钠离子，提高了最终钠电正极材料的容量。此外，本专利技术中各结构中的过渡金属之间的结构不仅能提升钠电正极材料的容量；并且，第一层包覆层中添加co和ni，形成第一层包覆层的结构，在第一层包覆层中的co能和核结构表面的mn的共同配合下，能抑制偏析导致缺陷局域化学成分的改变生成杂相，从而抑制相变，一方面有利于核结构的结构的稳定性，一定程度上的减少了偏析所导致不良影响；并且第一层包覆层结构中的ni和核结构表面的ni有利于第一层包覆层和核结构之间的稳定包覆。同样的，在第二层包覆层中添加co和mn，形成第二层包覆层的结构，第一方面，第二层包覆层中的co和第一层包覆层的co有利于第二层包覆层和第一层包覆层的稳定包覆，第二方面，第二层包覆层中的mn能提升钠电正极材料结构的稳定性，并且还能减少钠电正极材料的吸湿性，提升钠电正极材料在空气中的稳定性。此外，核结构中ni和第一层包覆层中的ni提升了钠电正极材料的性能，有利于钠电正极材料的钠离子快速脱嵌，从而提升电池的倍率性能。
5、本专利技术中的钠电正极材料naacobmnco2@nanixcoyo2@naecufnigfe1/3mn1/3o2。其中“@”一般用于表示在材料结构中包含有“@”前的物质包覆于“@”后的物质的结构。
6、作为进一步方案，所述钠电正极材料为na2/3co1/3mn2/3o2@nani0.5co0.5o2@naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g=1/3。
7、作为进一步方案，所述第一层包覆层的原材料包括两性氢氧化镍、两性氢氧化钴。
8、作为更进一步方案，所述第一层包覆层的原材料包括两性氢氧化镍、两性氢氧化钴，以摩尔质量计，所述两性氢氧化镍和两性氢氧化钴的摩尔比为1:1。
9、作为进一步方案，所述第二层包覆层的原材料包括两性氢氧化钴、二氧化锰，以摩尔质量计，二氧化锰和两性氢氧化钴的摩尔比为(1-2):(1-2)。
10、作为更进一步方案，所述第二层包覆层的原材料包括两性氢氧化钴、二氧化锰，以摩尔质量计，二氧化锰和两性氢氧化钴的摩尔比为2:1。
11、本专利技术还提供了所述钠电正极材料的制备方法，所述制备方法包括：将核结构前驱材料、两性氢氧化镍、两性氢氧化钴进行一次烧结，获得一次烧结产物；再加入二氧化锰和两性氢氧化钴，进行二次烧结，获得钠电正极材料naacobmnco2@nanixcoyo2@naecufnigfe1/3mn1/3o2。本专利技术的方法中在两次包裹过程中采用两性氢氧化物（两性氢氧化镍和两性氢氧化钴），第一次包覆过程中，两性氢氧化镍和两性氢氧化钴一方面能去除大部分的核结构前驱材料表面的残碱，另一方面还能稳定结构，提升除碱过程中的结构稳定，形成稳定的包覆结构；在第二次包覆层过程中，两性氢氧化钴一方面能进一步的去除材料中的残碱，并且二氧化锰与两性氢氧化钴的配合下，不仅能提升包覆层过程中的稳定性，还能提升最终第二层包覆层的结构的稳定性，促使最终获得钠电正极材料在空气中的稳定性升高。可见，分步骤的去除残碱的方法，有利于充分的减少残留的残碱，从而提升了最终钠电正极材料在空气中的稳定性和电性能。
12、作为进一步方案，所述核结构前驱材料包括naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g=1/3。核结构前驱材料表面的残碱中微量的钠被转移至第一层包覆层中，因此对核结构前驱材料中钠含量的变化影响较小。
13、作为进一步方案，获得一次烧结产物时，两性氢氧化钴和两性氢氧化镍添加量为1000ppm-3000ppm；以摩尔质量计，所述两性氢氧化镍和两性氢氧化钴的摩尔比为1:(0.5-1.5)。
14、作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠电正极材料，其特征在于，所述钠电正极材料具有核结构和双层包覆层，所述钠电正极材料为NaaCobMncO2@NaNixCoyO2@NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，其中，0.5≤a≤0.75，0.3≤b≤0.5，b+c=1；0.4≤x≤0.7，x+y=1；1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g=1/3；其中，核结构为NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，双层包覆层中第一层包覆层为NaNixCoyO2，第二层包覆层为NaaCobMncO2。
2.根据权利要求1所述的一种钠电正极材料，其特征在于，所述钠电正极材料为Na2/3Co1/3Mn2/3O2@NaNi0.5Co0.5O2@NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g=1/3。
3.根据权利要求1所述的一种钠电正极材料，其特征在于，所述第一层包覆层的原材料包括两性氢氧化镍、两性氢氧化钴，以摩尔质量计，所述两性氢氧化镍和两性氢氧化钴的摩尔比为1:(0.5-1.5)。
4.根据权利要求1所述的一种钠电正极材料，
5.一种针对权利要求1-权利要求4任一项所述的钠电正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将核结构前驱材料、两性氢氧化镍、两性氢氧化钴进行一次烧结，获得一次烧结产物；再加入二氧化锰和两性氢氧化钴，进行二次烧结，获得钠电正极材料NaaCobMncO2@NaNixCoyO2@NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述核结构前驱材料包括NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g=1/3；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，一次烧结后，两性氢氧化钴和二氧化锰添加量为1500ppm-4500ppm；以摩尔质量计，二氧化锰和两性氢氧化钴的摩尔比为(1-2):(1-2)。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述一次烧结的温度为800℃-860℃，一次烧结的时间为4h-8h；
9.一种具有权利要求1-权利要求4任一项所述的钠电正极材料的正极。
10.一种具有权利要求1-权利要求4任一项所述的钠电正极材料的电池。
11.一种具有权利要求1-权利要求4任一项所述的钠电正极材料的电化学装置。
12.一种具有权利要求5-权利要求8任一项所述的制备方法获得的钠电正极材料的正极。
13.一种具有权利要求5-权利要求8任一项所述的制备方法获得的钠电正极材料的电池。
14.一种具有权利要求5-权利要求8任一项所述的制备方法获得的钠电正极材料的电化学装置。
...【技术特征摘要】
1.一种钠电正极材料，其特征在于，所述钠电正极材料具有核结构和双层包覆层，所述钠电正极材料为naacobmnco2@nanixcoyo2@naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，0.5≤a≤0.75，0.3≤b≤0.5，b+c=1；0.4≤x≤0.7，x+y=1；1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g=1/3；其中，核结构为naecufnigfe1/3mn1/3o2，双层包覆层中第一层包覆层为nanixcoyo2，第二层包覆层为naacobmnco2。
2.根据权利要求1所述的一种钠电正极材料，其特征在于，所述钠电正极材料为na2/3co1/3mn2/3o2@nani0.5co0.5o2@naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g=1/3。
3.根据权利要求1所述的一种钠电正极材料，其特征在于，所述第一层包覆层的原材料包括两性氢氧化镍、两性氢氧化钴，以摩尔质量计，所述两性氢氧化镍和两性氢氧化钴的摩尔比为1:(0.5-1.5)。
4.根据权利要求1所述的一种钠电正极材料，其特征在于，所述第二层包覆层的原材料包括两性氢氧化钴、二氧化锰，以摩尔质量计，二氧化锰和两性氢氧化钴的摩尔比为(1-2):(1-2)。
5.一种针对权利要求1-权利要求4任一项所述的钠电正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将核结构前驱材料、两性氢氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝长旺，王伟刚，朱恒丰，戚兴国，李树军，唐堃，
申请(专利权)人：广东省中科海钠科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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