【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及电化学，特别是涉及一种正极活性材料、正极极片、钠离子二次电池和电子装置。
技术介绍
1、钠离子电池在20世纪70年代末、80年代初得到关注，但因锂离子电池优异的电化学性能而没有得到广泛研究。随着电动汽车、智能电网时代的到来，锂资源短缺成为制约其发展的重要因素。
2、众所周知，金属钠元素在地壳中储量相对丰富(地壳中钠含量约为2.75％，而锂含量约为0.065‰)，且分布区域广泛(钠分布于全球各地，而约70％的锂集中分布在南美洲地区)。同时，钠和锂的物理化学性质相似且脱/嵌机制类似，因此钠离子电池的研究与开发有望在一定程度上缓解由于锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题。除了资源丰富易得、成本低廉、分布广泛的优势外，钠离子电池比锂离子电池更具有安全优势，钠离子电池热失控温度高于锂离子电池，且钠离子电池更容易钝化、氧化，不易产生易燃现象，而这正是锂离子电池的主要弊端。
3、钠离子电池的正极活性材料主要包括层状氧化物、聚阴离子化合物、普鲁士蓝类似物，其中，层状氧化物的能量密度为三者中最高、且制备工艺成熟，但是现有技术合成的正极活性材料具有较高的残碱含量，将影响正极活性材料在空气中的稳定性，从而导致钠离子电池的克容量降低。
技术实现思路
1、本申请提供了一种正极活性材料、正极极片、钠离子二次电池和电子装置，用以降低正极活性材料的残碱含量，提高正极活性材料在空气中的稳定性，从而提高钠离子二次电池的克容量。具体技术方案如下：
2、本申请第一方面提供了一
3、在本申请的一些实施方案中，将5g正极活性材料在铝箔上平铺为面积100±5cm2大小，且用玻璃皿压平后，在温度为25℃、湿度为50％的条件下放置3天，正极活性材料满足以下特征中的至少一者：(1)第三峰的峰高h3满足：0％＜h3≤45％；(2)采用热重分析，正极活性材料在35℃至400℃的温度范围内，失重百分数为wt4％，wt4≤3，正极活性材料在35℃至120℃的温度范围内，失重百分数为wt3％，wt3＜1；(3)正极活性材料的残碱含量为wn2％，wn2≤5。表明本申请的正极活性材料具有较高的结构稳定性，使得正极活性材料中的na+在湿度环境中不易析出，从而具有较低含量的残碱na2co3，能够提高正极活性材料在空气中的稳定性，这样，钠离子二次电池的克容量得以提高。
4、在本申请的一些实施方案中，正极活性材料的比表面积为b，0.2m2/g≤b≤0.8m2/g；或，正极活性材料的残碱含量为wn1％，wn1≤1.5。将正极活性材料的比表面积调控在上述范围内，有利于提升正极活性材料在空气中的稳定性，降低正极活性材料的残碱含量，提高钠离子二次电池的克容量。
5、在本申请的一些实施方案中，层状氧化物的分子式为naxniafebmncmdo2，m包括co、mg、ca、b、al、zr、ti、w、mo、cr、sr、y、cd、sn、sb、ce、li、k、zn、la、f、si或p中的至少一种；其中，0.1＜a≤0.5，0.1＜b≤0.5，0.1＜c≤0.7，0≤d＜0.2，0.7≤x≤1.0。选用上述种类的层状氧化物，有利于降低正极活性材料的残碱含量，提高钠离子二次电池的克容量。
6、在本申请的一些实施方案中，层状氧化物的表面具有无机氧化物，无机氧化物包括tio2、al2o3、mgo、v2o5、zno、zro2、ruo2、la2o3、ceo2、b2o3或nb2o5中的至少一种。选用上述种类的无机氧化物存在于层状氧化物的至少部分外表面，有利于降低正极活性材料的残碱含量，提升正极材料在空气中的稳定性，从而提高钠离子二次电池的克容量。
7、在本申请的一些实施方案中，基于正极活性材料的质量，无机氧化物的质量百分含量为0.1％至0.5％。将无机氧化物的质量百分含量调控在上述范围内，主要是因为无机氧化物本身不能发挥活性物质的作用，含量太高，会导致单位质量的活性物质的克容量降低，同时影响na+的正常脱嵌，含量太低，不能达到隔绝空气中的水分与材料接触的目的。
8、本申请第二方面提供了一种正极极片，其包括正极集流体及设置于正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，正极活性材料层包括本申请第一方面提供的正极活性材料。因此，正极极片具有较低含量的残碱和较高的结构稳定性，应用于钠离子二次电池中，有利于提高钠离子二次电池的克容量。
9、在本申请的一些实施方案中，正极活性材料层的压实密度为2.8g/cm3至3.6g/cm3。将正极活性材料层的压实密度调控在上述范围内，使正极活性材料层在具有较高的压实密度基础上，能够提供较高的能量密度、较好的循环性能和倍率性能。
10、本申请第三方面提供了一种钠离子二次电池，其包括本申请第二方面提供的正极极片。因此，钠离子二次电池具有较高的克容量。
11、本申请第四方面提供了一种电子装置，其包括本申请第三方面提供的钠离子二次电池。因此，电子装置具有较高的克容量。
12、本申请提供了一种正极活性材料、正极极片、钠离子二次电池和电子装置，其中，正极活性材料包括层状氧化物；采用傅里叶转换红外光谱测试得到的红外光谱中，正极活性材料具有第一峰、第二峰和第三峰，第一峰的波数范围k1为670cm-1≤k1≤890cm-1，第二峰的波数范围k2为1040cm-1≤k2≤1100cm-1，第三峰的波数范围k3为1320cm-1≤k3≤1530cm-1；第一峰的峰高h1、第二峰的峰高h2和第三峰的峰高h3满足：0％＜h1≤4％，0％＜h2≤2％，0％＜h3≤15％；本申请的正极活性材料在合成后具有较低的自身残碱含量，且具有良好的结构稳定性，应用于钠离子二次电池时，使得钠离子二次电池具有较高的克容量。
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1.一种正极活性材料，其包括层状氧化物；
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，将所述正极活性材料在温度为25℃、湿度为50％的条件下放置3天，所述正极活性材料满足以下特征中的至少一者：
3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料的比表面积为B，0.2m2/g≤B≤0.8m2/g；或，
4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述层状氧化物的分子式为NaxNiaFebMncMdO2，M包括Co、Mg、Ca、B、Al、Zr、Ti、W、Mo、Cr、Sr、Y、Cd、Sn、Sb、Ce、Li、K、Zn、La、F、Si或P中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述层状氧化物的表面具有无机氧化物，所述无机氧化物包括TiO2、Al2O3、MgO、V2O5、ZnO、ZrO2、RuO2、La2O3、CeO2、B2O3或Nb2O5中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的正极活性材料，其中，基于所述正极活性材料的质量，所述无机氧化物的质量百分含量为0.1％至0.5％。
7.一种正极极
8.根据权利要求7所述的正极极片，其中，所述正极活性材料层的压实密度为2.8g/cm3至3.6g/cm3。
9.一种钠离子二次电池，其包括权利要求7或8所述的正极极片。
10.一种电子装置，其包括权利要求9所述的钠离子二次电池。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种正极活性材料，其包括层状氧化物；
2.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，将所述正极活性材料在温度为25℃、湿度为50％的条件下放置3天，所述正极活性材料满足以下特征中的至少一者：
3.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述正极活性材料的比表面积为b，0.2m2/g≤b≤0.8m2/g；或，
4.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述层状氧化物的分子式为naxniafebmncmdo2，m包括co、mg、ca、b、al、zr、ti、w、mo、cr、sr、y、cd、sn、sb、ce、li、k、zn、la、f、si或p中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的正极活性材料，其中，所述层状氧化物的表面具有无机氧化物，所述无机氧化...
【专利技术属性】
技术研发人员：岳影影，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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