【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，具体而言，涉及一种层状氧化物正极材料及其制备方法、正极极片、钠离子电池和用电设备。
技术介绍
1、目前的钠电前驱体技术还无法实现cu介于0.1～0.12配比的均匀共沉，目前仅够实现cu含量低于0.07配比的共沉，且其前驱体的振实密度低于1.3g/cm3，这对于正极材料烧结的产能设计非常不友好。而三元共沉前驱体相对成熟，其前驱体的振实密度可以做到2.0g/cm3以上。但是，三元前驱体在正极材料制备过程中普遍需要较高的烧结温度(>1000℃)，大部分设备难以满足条件，即使满足条件高温对设备的损伤也较为严重。
2、掺杂元素虽然可以起到降低材料烧结温度的作用，但是，成品材料的比表面积都相对比较高(>0.5m2/g)，会导致电极反应的副反应增加，进而使电池电化学性能降低，例如使电池的循环性能和产品一致性变差，容量发挥相对较低，导致能量密度低，限制了其应用。
3、因此，降低含有掺杂元素的正极材料的比表面积具有重要意义。
4、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种层状氧化物正极材料，通过调控镍铁锰三元前驱体材料的中值粒径d50、cu源的比表面积s1和添加剂的比表面积s2在特定范围内，并使d1、d2、d3、s1和s2满足特定关系式，可以降低层状氧化物正极材料的比表面积，进而提高由其制得的钠离子电池的电化学性能。解决了现有技术中通过掺杂元素降低正极材料的烧结温度而导致的正极材料比表面积
2、本专利技术的第二目的在于提供一种层状氧化物正极材料的制备方法，该方法具有操作简单、工艺流程短、成本低以及适合批量化生产等优点。
3、本专利技术的第三目的在于提供一种正极极片。
4、本专利技术的第四目的在于提供一种钠离子电池。
5、本专利技术的第五目的在于提供一种用电设备。
6、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
7、本专利技术首先提供了一种层状氧化物正极材料，所述层状氧化物正极材料主要由钠源、镍铁锰三元前驱体材料、cu源和添加剂制得；
8、所述镍铁锰三元前驱体材料的中值粒径d50为d1，所述cu源的中值粒径d50为d2，所述添加剂的中值粒径d50为d3，所述cu源的比表面积为s1，所述添加剂的比表面积为s2，其中，d1＝3～15μm，s1＝0.1～60m2/g，s2＝0.3～200m2/g，且d1、d2、d3、s1和s2满足如下关系式：
9、-1≤{ln[2d1/(d2+d3)]}/ln(s1/s2)≤1。
10、进一步地，所述层状氧化物正极材料的比表面积<0.5m2/g。
11、进一步地，所述层状氧化物正极材料的中值粒径d50为5～20μm。
12、进一步地，所述镍铁锰三元前驱体材料的化学通式为niufevmnw(oh)2，其中，0.24≤u≤0.26，0.36≤v≤0.38，0.37≤w≤0.39，且u+v+w＝1。
13、进一步地，所述添加剂中的金属元素包括zn、mg和ca中的至少一种。
14、进一步地，d2＝1～30μm。
15、进一步地，d3＝0.1～40μm。
16、进一步地，所述层状氧化物正极材料的化学通式为nani0.22±αfe0.34±βmn0.33±γcu0.11-ymyo2，其中，0≤α≤0.02，0≤β≤0.02，0≤γ≤0.02，0<y≤0.1；m包括zn、mg和ca中的至少一种。
17、进一步地，含有所述层状氧化物正极材料的钠离子电池在0.1c下的放电比容量≥131mah/g。
18、进一步地，含有所述层状氧化物正极材料的钠离子电池在0.1c下的首次库伦效率≥91％。
19、进一步地，含有所述层状氧化物正极材料的钠离子电池的放电比容量极差≤3mah/g。
20、进一步地，含有所述层状氧化物正极材料的钠离子电池循环100周的循环保持率≥83％。
21、本专利技术进一步提供了所述层状氧化物正极材料的制备方法，包括如下步骤：
22、将钠源、镍铁锰三元前驱体材料、cu源和添加剂混合均匀后进行煅烧，冷却后得到所述层状氧化物正极材料；
23、其中，所述镍铁锰三元前驱体材料的中值粒径d50为d1，所述cu源的中值粒径d50为d2，所述添加剂的中值粒径d50为d3，所述cu源的比表面积为s1，所述添加剂的比表面积为s2，其中，d1＝3～15μm，s1＝0.1～60m2/g，s2＝0.3～200m2/g，且d1、d2、d3、s1和s2满足如下关系式：-1≤{ln[2d1/(d2+d3)]}/ln(s1/s2)≤1。
24、进一步地，所述镍铁锰三元前驱体材料的化学通式为niufevmnw(oh)2，其中，0.24≤u≤0.26，0.36≤v≤0.38，0.37≤w≤0.39，且u+v+w＝1。
25、进一步地，所述添加剂包括含zn化合物、含mg化合物和含ca化合物中的至少一种。
26、进一步地，所述煅烧的温度为870～980℃，所述煅烧的时间为8～24h。
27、进一步地，所述煅烧过程中的升温速率为1～10℃/min。
28、本专利技术又提供了一种正极极片，包括所述层状氧化物正极材料。
29、本专利技术另外提供了一种钠离子电池，包括所述的正极极片。
30、本专利技术还提供了一种用电设备，包括所述的钠离子电池。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
32、(1)本专利技术提供的层状氧化物正极材料，通过调控镍铁锰三元前驱体材料的中值粒径d50、cu源的比表面积为s1和添加剂的比表面积为s2在特定范围内，并使d1、d2、d3、s1和s2满足特定关系式-1≤{ln[2d1/(d2+d3)]}/ln(s1/s2)≤1，可以降低层状氧化物正极材料的比表面积，进而提高了由其制得的钠离子电池的电化学性能。
33、(2)本专利技术提供的层状氧化物正极材料具有较低的比表面积，由其制得的钠离子电池的容量高，循环保持率高，比容量极差低。
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1.一种层状氧化物正极材料，其特征在于，所述层状氧化物正极材料主要由钠源、镍铁锰三元前驱体材料、Cu源和添加剂制得；
2.根据权利要求1所述层状氧化物正极材料，其特征在于，所述层状氧化物正极材料的比表面积<0.5m2/g；
3.根据权利要求1所述层状氧化物正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一项：
4.根据权利要求1所述层状氧化物正极材料，其特征在于，所述层状氧化物正极材料的化学通式为NaNi0.22±αFe0.34±βMn0.33±γCu0.11-yMyO2，其中，0≤α≤0.02，0≤β≤0.02，0≤γ≤0.02，0<y≤0.1；M包括Zn、Mg和Ca中的至少一种。
5.根据权利要求1所述层状氧化物正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一项：
6.如权利要求1～5任一项所述层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.如权利要求6所述层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一项：
8.一种正
9.一种钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求8所述的正极极片。
10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的钠离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种层状氧化物正极材料，其特征在于，所述层状氧化物正极材料主要由钠源、镍铁锰三元前驱体材料、cu源和添加剂制得；
2.根据权利要求1所述层状氧化物正极材料，其特征在于，所述层状氧化物正极材料的比表面积<0.5m2/g；
3.根据权利要求1所述层状氧化物正极材料，其特征在于，包含以下特征(1)至(4)中的至少一项：
4.根据权利要求1所述层状氧化物正极材料，其特征在于，所述层状氧化物正极材料的化学通式为nani0.22±αfe0.34±βmn0.33±γcu0.11-ymyo2，其中，0≤α≤0.02，0≤β≤0.02，0≤γ≤0.02，0<y≤0.1；m...
【专利技术属性】
技术研发人员：程斯琪，岑杰，戚兴国，李树军，唐堃，
申请(专利权)人：溧阳中科海钠科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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