【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，具体地说尤其涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法、钠离子电池。
技术介绍
1、随着全球经济的快速推进，化石能源不断消耗，由此造成的能源危机和环境污染日益加剧，严重威胁着人类生存，可持续发展的一系列世界性难题越来越受到各国的高度关注。在此背景下，开发一种高功率、低成本、长寿命、环境友好的能源转换和存储系统已经显得越来越重要。由于日益增长的对能量密度的需求及全球锂资源分布不均，锂离子电池的制造成本不断增加，严重阻碍新能源产业的发展和国家安全。
2、其中由于钠和锂处于同一主族，具有相似的理化性质，其电池工作原理也和锂离子电池相似，也是一种“摇椅电池”，因此，成为替代锂离子电池的首选之一。
3、钠离子电池具有巨大的优势：1)、由于工作原理相似，可以兼容已有的锂离子电池设备和工作经验，降低材料和人工成本；2)、钠元素在地壳中丰度高，资源分布均匀，成本低廉；3)钠不与铝形成合金，铝比铜的成本更低；4)钠离子的stoke直径比锂离子小，在低盐电解液中具有更高的电导率；5)钠离子比锂离子的溶剂化能低，有更好的界面反应动力学。
4、目前钠离子电池的发展趋势是寻找高能量密度和长循环寿命，而正极材料的容量和电压直接影响电池体系的能量密度，因此寻求高电压、高容量、结构稳定和价格低廉的正极材料至关重要。
5、钠离子电池正极材料目前主要分为四类：层状氧化物、聚阴离子型化合物、普鲁士蓝化合物以及有机类材料。其中，层状氧化物由于具有较高的可逆容量和理想的电子电导被认为是最有潜力的正极材
6、目前na2/3ni1/3mn2/3o2正极材料具有良好的循环稳定性，但缺点是容量只有100mahg-1，因此，通过一种制备方法来引入合适的元素种类和比例，从而开发出一种容量高且循环性能好的钠离子电池正极材料对于发展钠离子电池具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种钠离子电池正极材料及其制备方法、钠离子电池，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术通过如下技术手段实现：
3、一种钠离子电池正极材料，该所述钠离子电池正极材料的结构式如下naɑniamnbmco2-βfβ；式中，m元素为掺杂元素，选自li、mg、ca、zn、cu、al、ti、y、zr中的任意一种；其中0.67≤ɑ≤0.75、0≤β≤0.05，0<a≤0.33、0<b≤0.67、0≤c≤0.1，且a+b+c＝1。
4、钠离子电池正极材料为粒径1-3μm的六方片层颗粒。
5、一种钠离子电池正极材料的制备方法，包括以下步骤：
6、步骤1、按照化学计量比取钠源、镍源、锰源、氟源及掺杂过渡金属源溶于去离子水中，形成混合a溶液；
7、步骤2、取络合剂溶于去离子水中，剧烈搅拌，形成b溶液；
8、步骤3、将b溶液缓慢加入水浴搅拌的a溶液中，蒸发浓缩，制得湿凝胶；
9、步骤4、将湿凝胶进行干燥后以第一温度进行预烧并保温第一时间段后，再以第二温度进行煅烧并保温第二时间段后，自然冷却至室温后，制得最终的正极材料。
10、进一步地，所述步骤1中钠元素、镍元素、锰元素、氟元素及过渡金属源的掺杂比例为0.75:0.23:0.67:0.05:0.1。
11、进一步地，所述步骤1中的过渡金属源可以为乙酸盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种。
12、进一步地，所述步骤2中的氟源材料为氟化钠。
13、进一步地，所述步骤2中的络合剂为柠檬酸。
14、进一步地，所述步骤3中a溶液水浴的温度为60-80℃。
15、进一步地，所述步骤3中蒸发浓缩至得到湿凝胶的温度为60-80℃。
16、进一步地，所述步骤4中湿凝胶干燥温度为100-120℃适宜。
17、进一步地，所述步骤4中对干燥后的凝胶以第一温度进行预烧并保温第一时间段后，再以第二温度进行煅烧并保温第二时间段，自然冷却至室温后，制得最终的正极材料的步骤中，所述第一温度为450℃，所述第一时间段为6h。
18、进一步地，所述步骤4中对干燥后的凝胶以第一温度进行预烧并保温第一时间段后，再以第二温度进行煅烧并保温第二时间段，自然冷却至室温后，制得最终的正极材料的步骤中，所述第二温度为900℃，所述第二时间段为15h。
19、一种钠离子电池，包含上述正极材料。
20、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
21、本专利技术选择镍、锰进行基体是由于锰元素在地壳中储量丰富，无毒且比容量高，而镍元素由于氧化还原反应能够转移两个电子且能够抑制锰元素的姜泰勒畸变效应，稳定过渡金属板层从而能够稳定正极材料的结构而被大家广泛应用，mg和f的阴阳离子共掺调控了碱金属层和过渡金属层的层间距，提高了结构的循环稳定性。取金属源溶解在去离子水中，再对所述混合溶液进行剧烈搅拌，并在水浴搅拌过程中添加络合剂，在蒸发浓缩的过程，原料在液相中均匀混合从而使元素分布更加均匀，促进了离子混排几率，减少局域晶格畸变对材料结构的影响。最后对干燥后的湿凝胶以第一温度行预烧并保温第一时间段后，再以第二温度进行煅烧并保温第二时间段，自然冷却至室温后，制得最终的正极材料，通过预烧结能够去除材料中的有机杂质，使得二次煅烧后的晶体结构更加稳定，提高正极材料的电化学性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种钠离子电池正极材料，其特征在于：该所述钠离子电池正极材料的结构式如下：NaɑNiaMnbMcO2-βFβ；式中，M元素为掺杂元素，选自Li、Mg、Ca、Zn、Cu、Al、Ti、Y、Zr中的任意一种；其中0.67≤ɑ≤0.75、0≤β≤0.05，0<a≤0.33、0<b≤0.67、0≤c≤0.1，且a+b+c＝1。
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料，其特征在于：钠离子电池正极材料为粒径1-3μm的六方片层颗粒。
3.一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中钠元素、镍元素、锰元素、氟元素及过渡金属源的掺杂比例为0.75:0.23:0.67:0.05:0.1。
5.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的过渡金属源为乙酸盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的氟源材料为氟化钠。<...
【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料，其特征在于：该所述钠离子电池正极材料的结构式如下：naɑniamnbmco2-βfβ；式中，m元素为掺杂元素，选自li、mg、ca、zn、cu、al、ti、y、zr中的任意一种；其中0.67≤ɑ≤0.75、0≤β≤0.05，0<a≤0.33、0<b≤0.67、0≤c≤0.1，且a+b+c＝1。
2.根据权利要求1所述的一种钠离子电池正极材料，其特征在于：钠离子电池正极材料为粒径1-3μm的六方片层颗粒。
3.一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中钠元素、镍元素、锰元素、氟元素及过渡金属源的掺杂比例为0.75:0.23:0.67:0.05:0.1。
5.根据权利要求3所述的一种钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的过渡金属源...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕建国，王旭，李志高，贾红梅，
申请(专利权)人：浙江钠伏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。