【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，特别涉及一种o3/p2双相复合钠离子正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在新能源汽车飞速发展、储能电池市场高速增长及碳达峰碳中和的大背景下，我国对锂盐的需求随之快速增长。但是，从已探明锂矿资源来看，全球优质锂资源主要分布在澳洲和南美，我国锂锂资源整体禀赋并不高，导致锂资源开采成本居高不下，对外依存度较高，存在较大的风险。
2、钠离子电池因其资源丰富、价格低廉且具有与锂离子电池相似的充放电机制而有望在未来替代锂离子电池在新能源汽车、大规模储能领域的应用。因此，开发高性能钠离子正极材料变得尤为重要。
3、钠离子o3层状氧化物因其克比容量高、结构简单、易于合成等优势，受到广泛关注，具有良好的发展前景。但是由于钠的离子半径（1.02 å）比锂的离子半径（0.76 å）要大，钠离子更易与过渡金属层分离，与锂电正极材料相比碱性更高，从而导致材料的空气稳定性急剧下降，严重影响到材料的循环性能及高温储存性能。为了提高其空气稳定性，一般采用加入助溶剂，做大一次颗粒，降低比表面积或者采用包覆手段减少材料和电解液的接触面，前一种方法由于形成一次大颗粒会对材料的克容量及放电平台有不利影响，后一种方法往往是采用岛状包覆（包覆量＜1%），不易形成均匀包覆层，因此对空气的稳定性的提升比较有限。
4、p2型层状氧化物因为开放的三棱柱扩散通道而具有更好的na+扩散动力学，同时由于其具有相对较低的初始钠含量，比o3型材料具有更好的空气稳定性、更优的循环性能和高温储存性能。因此，如果我们能将二者有
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种o3/p2双相复合钠离子正极材料及其制备方法和应用，其目的是为了解决
技术介绍
存在的上述问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种o3/p2双相复合钠离子正极材料，包括：
3、o3相钠离子正极材料，其化学式为naxniafebmnczn0.333-ao2，其中0.9≤x≤1.1，0≤a≤0.333，0.1≤b≤0.5，0.2≤c≤0.8；
4、p2相钠离子正极材料，其化学式为naxniamn1-afbo2-b/2，其中0.5≤x≤0.88，0≤a≤0.4，0≤b≤0.05；
5、还包括，包覆在o3相钠离子正极材料和p2相钠离子正极材料表面的氧化物和/或氢氧化物；其中，氧化物、氢氧化物选自al2o3、al（oh）3、tio2、zro2、b2o3、h3bo3、sno2、mgo、mg（oh）2、cao、ca（oh）2、bi2o3、coo、co（oh）2、co3o4中的至少一种。
6、优选地，o3相钠离子正极材料的d50为4~15μm，p2相钠离子正极材料d50为0.1~5μm。
7、基于一个专利技术总的构思，本专利技术的实施例提供了上述的一种o3/p2双相复合钠离子正极材料的制备方法，包括如下步骤：
8、s1：配置o3相钠离子正极材料、p2相钠离子正极材料；
9、s2：将o3相钠离子正极材料和p2相钠离子正极材料按比例混合均匀，并在气氛炉中烧结，冷却后气流粉碎，得到p2@o3复合物，控制粒径4~8μm；
10、s3：将p2@o3复合物和包覆物按比例混合均匀，并在气氛炉中烧结，冷却后过筛，即得。
11、优选地，步骤s1中，o3相钠离子正极材料的配置过程具体为如下：
12、a1：配置1~3mol/l混合盐溶液、0.5~6mol/l氢氧化钠溶液和0.2~8mol/l氨水溶液；
13、a2：在反应釜中加入纯水和浓氨水并通入高纯氮气，控制加入混合盐溶液、氢氧化钠溶液和氨水溶液使得反应釜中ph值为10.0，边加热搅拌边进行共沉淀反应，粒度至d50=3.5~5.5μm时停止进料，继续反应半小时后，卸料、洗涤并真空烘干，得到前驱体，控制粒径2~6μm；通过共沉淀反应合成，可确保各组分的均匀性；
14、a3：按比例称取钠源和前驱体进行混合，混合后装钵打孔，在气氛炉中烧结，冷却后气流粉碎，即得。
15、更优选地，步骤a1中，称取feso4.7h2o、niso4.6h2o、mnso4.h2o和znso4.h2o按金属摩尔比n(ni):n(fe):n(mn):n(zn)=0.23~0.28:0.33:0.33:0.054~0.1配置混合盐溶液；
16、步骤a2中，浓氨水中氨浓度为0.05~0.2mol/l；搅拌速度为100~500rpm；
17、步骤a3中，n（na）/n（me）=0.8~1.0；烧结温度900~1100℃，时间6~20h。
18、优选地，步骤s1中，p2相钠离子正极材料的配置过程具体为如下：按比例称取钠源、镍源、锰源和氟源进行混合，混合后装钵打孔，在气氛炉中烧结，冷却后气流粉碎，控制粒径2~5μm，即得。
19、更优选地，所述钠源为na2co3、naoh中的至少一种；镍源为nio、ni(oh)2、nico3中的至少一种，粒径为0.1~5.0μm；锰源为mno、mno2、mn2o3、mn3o4中的至少一种，粒径为0.05~5.0μm；氟源为lif、naf、caf2、mgf2、alf3中的至少一种；n（na）/n（me）=0.3~0.8；烧结温度为500~1000℃，时间5~20h。
20、优选地，步骤s2中，o3相钠离子正极材料和p2相钠离子正极材料的质量比为99：1~50：50；混合时间为20~45min；烧结温度400~950℃，时间5~15h。
21、优选地，步骤s3中，包覆物为al2o3、al（oh）3、tio2、zro2、b2o3、h3bo3、sno2、mgo、mg（oh）2、cao、ca（oh）2、bi2o3、coo、co（oh）2、co3o4中的至少一种；包覆物的质量分数为包覆基体重量的0.02~8%；烧结温度为300~750℃，时间5~20h。
22、本专利技术的实施例还提供了一种钠离子电池，包括上述的一种o3/p2双相复合钠离子正极材料或上述的制备方法制得的o3/p2双相复合钠离子正极材料。
23、本专利技术的上述方案有如下的有益效果：
24、（1）本专利技术的o3相钠离子正极材料前驱体采用共沉淀法并引入zn元素，由于zn的电负性(1.61)小于ni的电负性(1.91)，因此氧阴离子在掺杂zn上的电荷密度相对增加，使得tm-o层之间的静电斥力增加层间距增加，增强了钠离子的迁移能力，同时，可迁移的钠离子更多、克比容量更高；此外，由于采用了液相共沉淀均相反应合成的前驱体，使得在和碳酸钠混合后的高温固相反应过程中晶界离子迁移势能更低，合成反应更彻底、更均匀物相更纯，可进一步提升材料的容量及循环稳定性。
25、（2）本专利技术的p2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种O3/P2双相复合钠离子正极材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料，其特征在于，O3相钠离子正极材料的D50为4~15μm，P2相钠离子正极材料D50为0.1~5μm。
3.如权利要求1或2所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，O3相钠离子正极材料的配置过程具体为如下：
5.根据权利要求4所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，P2相钠离子正极材料的配置过程具体为如下：按比例称取钠源、镍源、锰源和氟源进行混合，混合后装钵打孔，在气氛炉中烧结，冷却后气流粉碎，即得。
7.根据权利要求6所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源为Na2CO3、NaOH中的至少一种；镍
8.根据权利要求3所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，O3相钠离子正极材料和P2相钠离子正极材料的质量比为99：1~50：50；混合时间为20~45min；烧结温度400~950℃，时间5~15h。
9.根据权利要求3所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，包覆物为Al2O3、Al（OH）3、TiO2、ZrO2、B2O3、H3BO3、SnO2、MgO、Mg（OH）2、CaO、Ca（OH）2、Bi2O3、CoO、Co（OH）2、Co3O4中的至少一种；包覆物的质量分数为包覆基体重量的0.02~8%；烧结温度为300~750℃，时间5~20h。
10.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求1或2所述的一种O3/P2双相复合钠离子正极材料或权利要求3~9任一项所述的制备方法制得的O3/P2双相复合钠离子正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种o3/p2双相复合钠离子正极材料，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种o3/p2双相复合钠离子正极材料，其特征在于，o3相钠离子正极材料的d50为4~15μm，p2相钠离子正极材料d50为0.1~5μm。
3.如权利要求1或2所述的一种o3/p2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种o3/p2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，o3相钠离子正极材料的配置过程具体为如下：
5.根据权利要求4所述的一种o3/p2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求3所述的一种o3/p2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，p2相钠离子正极材料的配置过程具体为如下：按比例称取钠源、镍源、锰源和氟源进行混合，混合后装钵打孔，在气氛炉中烧结，冷却后气流粉碎，即得。
7.根据权利要求6所述的一种o3/p2双相复合钠离子正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源为na2co3、naoh中的至少一种；镍源为nio、ni(oh)2、nico3中的至少一种，粒径为0.1~5.0μm；锰...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐朝辉，朱贤徐，米成，李益波，熊学，涂文，黄雨晴，刘楚林，
申请(专利权)人：湖南美特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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