一种核壳结构的钠离子电池正极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及钠离子电池正极材料技术领域，具体为一种核壳结构的钠离子电池正极材料及其制备方法和应用，核壳结构的内核为O3相、外壳为P2相，且Mn的浓度从内核到外壳逐渐增加，Fe的浓度从内核到外壳逐渐降低，O3/P2核壳结构充分结合了O3相高比容量及P2相高循环稳定性和空气稳定性的特点，且过渡金属离子浓度梯度层具备在缓解烧结过程中因较大浓度差而发生的过渡金属离子扩散及循环过程中两相分离的特点，使得本发明专利技术所提供的O3/P2核壳结构钠离子电池正极材料具有高循环稳定性、高比容量、高空气稳定性，有助于大规模生产及应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钠离子正极材料制备，具体为一种核壳结构的钠离子电池正极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、钠资源分布广泛、价格低廉，且具有与锂相似的电化学性质，因此钠离子在大规模应用方面极具竞争力，层状钠离子电池正极材料具有较高的能量密度、压实密度，受到广泛关注。

2、按照钠的配位方式及氧的堆垛方式可以将层状氧化物正极材料分为p2、p3、o2和o3相，其中p2和o3相最为常见。p2型正极材料具有相对较好的空气稳定性，循环过程中在较宽的电压窗口内可以保持结构稳定，脱钠过程伴随轻微的体积收缩，且具有较大的层间距，因此具有较好的循环寿命和倍率性能，但其比容量较低，较低的钠含量影响其在全电池中的实际应用。o3型正极材料具有较高的钠含量和比容量，但空气稳定性较差，在钠离子脱嵌过程中会发生复杂的结构相变伴随着体积膨胀，并且当材料中的fe3+/fe4+氧化还原反应提供容量时，生成的fe4+非常不稳定，与电解液反应，造成电解液的氧化分解。

3、为了避免充放电过程中高活性的过渡金属离子与电解液发生副反应，cn117577796a、cn1161541本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种核壳结构的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述核壳结构的内核为O3相、外壳为P2相，且Mn的浓度从内核到外壳逐渐增加，Fe的浓度从内核到外壳逐渐降低，内核处Mn的原子比为0.2-0.5，Fe的原子比为0.15-0.45，外壳处Mn的原子比为0.5-0.9，Fe的原子比为0-0.1，且Mn、Fe、Ni原子比之和为1；所述O3相的化学式为Nan1Mnx1Fey1Niz1O2，0.6≤n1≤1，0.3≤x1≤0.45，0.2≤y1≤0.4，0.2≤z1≤0.4，x1+y1+z1＝1；所述P2相的化学式为Nan2Mnx2Fey2Niz2O2，0.3≤n2≤0.8，0.5≤x2≤1，0≤y...

【技术特征摘要】

1.一种核壳结构的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述核壳结构的内核为o3相、外壳为p2相，且mn的浓度从内核到外壳逐渐增加，fe的浓度从内核到外壳逐渐降低，内核处mn的原子比为0.2-0.5，fe的原子比为0.15-0.45，外壳处mn的原子比为0.5-0.9，fe的原子比为0-0.1，且mn、fe、ni原子比之和为1；所述o3相的化学式为nan1mnx1fey1niz1o2，0.6≤n1≤1，0.3≤x1≤0.45，0.2≤y1≤0.4，0.2≤z1≤0.4，x1+y1+z1＝1；所述p2相的化学式为nan2mnx2fey2niz2o2，0.3≤n2≤0.8，0.5≤x2≤1，0≤y2≤0.3，0≤z2≤0.3，x2+y2+z2＝1。

2.根据权利要求1所述的核壳结构的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述o3相内核的厚度为1-10μm，所述p2相的外壳厚度为0.05-6μm；所述o3相的质量分数为50％-90％，所述p2相的质量分数为10％-50％。

3.根据权利要求2所述的核壳结构的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所述的核壳结构的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述二价锰盐、镍盐、铁盐为硫酸盐或硝酸盐中的至少一种；所述沉淀剂溶液为naoh、koh和lioh水溶液中的一种或几种的混合溶液，浓度为0.5-10mol/l；所述络合剂溶液为氨水溶液，氨浓度为1-10g/l；所述抗氧化剂溶液为抗坏血酸、亚硫酸钠中的一种或几种，浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖必威，关宗玉，庞国耀，王宽，叶宇昊，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：