【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池材料，尤其涉及一种疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料、制备方法及电池。
技术介绍
1、锂离子电池技术的发展促进便携式电子产品和电动汽车的蓬勃发展，给我们日常生活带来了诸多便利。然而受制于锂资源的规模，寻找锂离子电池的替代品来适应日益增长的大规模储能领域应用是十分有必要的。钠离子电池是一种非常有潜力的替代品，它不仅资源丰度高，分布均匀，而且正极可以采用更为廉价的铝箔，生产加工工艺可以兼容锂离子电池的现有设备，进一步降低了钠离子的生产成本。
2、目前在钠离子电池中最具有潜力的层状氧化物正极材料，虽然它的能量密度高，但是它的空气稳定性差。当其暴露在潮湿空气中时，层状材料结构中的na+离子很容易与空气中水分子的h+离子交换，在其表面生成碳酸钠及其水合物，导致材料容量下降和制作浆料涂覆时极易导致粘结剂凝胶化，给涂布带来困难。因此，层状材料应用时需要严格控制环境的湿度，这为层状材料的大规模应用额外增加了成本。所以急需对层状材料进行改性提高其空气稳定性。另外在电池体系中，层状氧化物在以六氟磷酸钠为主的碳酸酯类电解液种，容易被电解液分解产物氟化氢腐蚀、破坏材料结构，导致活性物质的损失及稳定性的下降，因此提高钠电层状氧化物的界面稳定性是十分紧迫和亟需的。
3、目前最常用的改性技术是在钠电层状氧化物材料颗粒表面包覆各种物质，隔绝活性材料与水分子接触或电解液副产物hf接触，从而提高其界面稳定性。具体地通过固相、液相等方法将金属氧化物与活性材料充分混和，然后进行二次热处理，获得包覆改性的钠电正极材料。然而此
4、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：普通金属氧化物包覆层的保护效果不足，简单的物理阻挡作用有限，急需进一步增强对层状材料进行改性提高其空气稳定性以及界面稳定性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料、制备方法及电池。
2、本专利技术是这样实现的，一种疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，所述疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料包括钠离子正极材料和包覆物；所述钠离子正极材料为层状氧化物材料，结构通式为：naxm1am2bo2；0.6≤x<1.1，a>0，b≥0，a+b＝1并使材料满足电中性。
3、进一步，m1为过渡金属元素，包括ti、mn、fe、co、ni、cu、zn的一种或几种。
4、进一步，m2为非过渡金属元素，包括li、mg、al，b、nb、sn、zr、ca中的一种或几种。
5、进一步，包覆物包括德固赛白炭黑aerosil r202、德固赛白炭黑aerosil r974、德固赛白炭黑aerosil r812s、德固赛白炭黑aerosil r805、德固赛白炭黑r202、德固赛白炭黑aerosil r972中至少一种。
6、进一步，按照质量比，包覆物是钠离子正极材料的0.1％-5％。
7、本专利技术的另一目的在于提供一种疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料的制备方法，所述疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料的制备方法包括以下步骤：
8、步骤一，将一定质量比例的疏水型白炭黑与钠离子正极材料混和放置于高能球磨机中；
9、步骤二，高能球磨机在特定的温度和转速下充分混和疏水型白炭黑和钠电正极材料；
10、步骤三，将球磨后的混合物在特定温度下热处理，得到改性钠电正极材料。
11、进一步，所述步骤一中疏水型白炭黑与钠离子正极材料质量比为0.1％～5％。
12、进一步，所述步骤二中高能球磨转速为100～800rpm；高能球磨的时间为1～48小时。
13、进一步，步骤三中烧结温度为300～900℃；烧结时间为1-12h。
14、本专利技术的另一目的在于提供一种钠离子电池，所述钠离子电池包含所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料。
15、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
16、第一，本专利技术采用的疏水型白炭黑包覆钠离子正极材料的制备方法，效果显著，处理工艺简单，包覆用的白炭黑廉价易得，适合大规模工业生成中应用。疏水型白炭黑一方面可以有效抑制空气中的水与钠电正极材料的反应，提高材料的空气稳定性，降低材料涂覆所需环境的湿度要求。另一方面可以保护正极材料被电解液副产物的侵蚀，维护其结构稳定性及材料的循环稳定性。
17、第二，本专利技术首次提出采用疏水型白炭黑作为钠电层状氧化物保护层，相对于普通的金属氧化物保护层，其不仅具备物理阻挡作用，而且表面疏水基团也同样具有阻挡作用，这样的双重保护显著提高钠电层状氧化物的空气稳定性和界面稳定性。
18、第三，本专利技术提到的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其带来的显著技术进步可以从以下几个方面进行阐述：
19、1)提高电池性能和稳定性：通过使用特定比例的过渡金属元素(如mn、fe、co、ni)和非过渡金属元素(如li、mg、al)作为钠离子正极材料的组成部分，能够有效提高电池的电化学性能和结构稳定性。这种材料设计可以增强电池在长期使用过程中的循环稳定性和能量密度。
20、2)改善环境适应性：表面用疏水型白炭黑进行包覆改性的钠电正极材料，在提高电池性能的同时，也增强了材料在湿润或恶劣环境中的稳定性。这种改性不仅保护材料免受水分侵害，还能延长电池的使用寿命。
21、3)降低成本和提高安全性：在电动汽车和大规模储能系统等应用中，这种改性钠电正极材料因为使用了相对丰富的元素(如mn、fe等)，与传统的锂电池材料相比，具有成本优势。同时，钠基电池通常比锂电池具有更高的热稳定性，这意味着在安全方面具有额外的优势。
22、4)环境友好和可持续性：钠电池材料的使用有助于减少对稀有和昂贵材料(如锂、钴等)的依赖，从而提高电池技术的可持续性和环境友好性。
23、5)多领域应用潜力：这种改性钠电正极材料在电动汽车、可再生能源储存、电网稳定化等多个领域都显示出广泛的应用前景，有助于推动这些领域的技术进步和发展。
24、本专利技术提及的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料的开发和应用，在电池性能、成本效益、环境适应性、安全性以及可持续性等方面带来了显著的技术进步。
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1.一种疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，包括钠离子正极材料和包覆物；所述钠离子正极材料为层状氧化物材料，结构通式为：NaxM1aM2bO2；0.6≤x<1.1，a>0，b≥0，a+b＝1并使材料满足电中性。
2.如权利要求1所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，M1为过渡金属元素，包括Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn的一种或几种。
3.如权利要求1所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，M2为非过渡金属元素，包括Li、Mg、Al，B、Nb、Sn、Zr、Ca中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，包覆物包括德固赛白炭黑AEROSIL R202、德固赛白炭黑AEROSIL R974、德固赛白炭黑AEROSIL R812s、德固赛白炭黑AEROSIL R805、德固赛白炭黑R202、德固赛白炭黑AEROSIL R972中至少一种。
5.如权利要求1所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，按照质量比，包覆物是钠离子正极材料的
6.如权利要求1～5任一项所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料的制备方法，其特征在于，所述疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料的制备方法包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中疏水型白炭黑与钠离子正极材料质量比为0.1％～5％。
8.如权利要求6所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中高能球磨转速为100～800rpm；高能球磨的时间为1～48小时。
9.如权利要求6所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料的制备方法，其特征在于，步骤三中烧结温度为300～900℃；烧结时间为1-12h。
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池包含权利要求1～5任一项所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，包括钠离子正极材料和包覆物；所述钠离子正极材料为层状氧化物材料，结构通式为：naxm1am2bo2；0.6≤x<1.1，a>0，b≥0，a+b＝1并使材料满足电中性。
2.如权利要求1所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，m1为过渡金属元素，包括ti、mn、fe、co、ni、cu、zn的一种或几种。
3.如权利要求1所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，m2为非过渡金属元素，包括li、mg、al，b、nb、sn、zr、ca中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的疏水型白炭黑包覆改性钠电正极材料，其特征在于，包覆物包括德固赛白炭黑aerosil r202、德固赛白炭黑aerosil r974、德固赛白炭黑aerosil r812s、德固赛白炭黑aerosil r805、德固赛白炭黑r202、德固赛白炭黑aerosil r972中至少一种。
【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，汪东煌，姜继成，周爱军，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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