【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种钠电正极材料及其制备方法。
技术介绍
1、科技改变生活，随着电子产品应用多元化改变我们现有的生活方式，我们的生活更加的便捷。现有电子产品中常用的是锂离子电池，但是随着电池技术的发展，钠离子电池的研究也随着增加。首先是资源丰富，钠是地球上最丰富的金属元素之一，地壳丰度为2.64％，是锂资源的440倍。钠资源分布广泛、提炼简单，不会出现供应紧张或价格波动的问题。可见，钠离子电池在未来会持续增长，在电池行业中占主导地位。
2、在现有技术中，仍有许多关于钠电正极材料的技术难点，其中较为突出的首先是钠电正极材料表面的残碱，残碱的含量虽然较少，但是残碱对钠电正极材料和电池的性能较大。第一，残碱会和电解质发生副反应，导致电池的容量和循环性能的下降；第二，残碱还会造成正极浆料中的pvdf发生断裂，从而导致正极浆料呈现果冻状，从而影响电池的循环性能；第三，生成的残碱是因为钠电正极材料制备过程中的对钠离子的消耗，导致获得钠电正极材料的容量较低；第四，残碱会导致获得钠电正极材料在空气中的稳定性下降，甚至导致钠电正极材料中的钠离子的脱出，从而导致钠电正极材料的容量和循环性能下降。在钠电正极材料中添加有利于提升钠电正极材料的能量密度，但是ni含量的上升会导致钠电正极材料的吸湿性残碱含量急剧增加。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中的问题，公开了一种钠电正极材料，本专利技术获得钠电正极材料具有较好的容量、具有较少的残碱，能在空气中具有较好的稳定性，并且具
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术提供的一种钠电正极材料，所述钠电正极材料具有核结构和双层包覆层，所述钠电正极材料为c@na2moo4/na3po4@naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g＝1/3，所述核结构为naecufnigfe1/3mn1/3o2，双层包覆层中的第一层包覆层为na2moo4/na3po4，第二层包覆层为c。
4、本专利技术的上述设计，核结构为naecufnigfe1/3mn1/3o2，第一层包覆层是由na2moo4和na3po4形成的na2moo4/na3po4混合层，第二层包覆层是c(碳层)。在核结构的表面设置有第一层包覆层，第一，可降低核结构表面的残碱，从而减少过量残碱导致的吸湿作用和残碱导致的副作用；第二，能提升钠电正极材料的离子电导率，能搭建第二层包覆层和核结构之间钠离子脱嵌的桥梁，钠离子快速的通过第一层包覆层结构，实现钠离子的快速脱嵌；第三，可隔绝核结构与空气的接触，从而提升钠电正极材料的稳定性；第四，能与残碱发生反应后生成高价金属钠源，有利于提升钠电正极材料的容量。第二层包覆层的结构，不仅能与第一层包覆之间配合提升钠电正极材料在空气中的稳定性，并且第二层包覆层还可以改善第一层包覆层性能，提升钠电正极材料的电子电导率，使得钠电正极材料的离子电导率和电子电导率的匹配，将钠电正极材料用于电池中，有利于同时提升电池的倍率性能和离子电导率。在本专利技术中，在第一层包覆层中具有mo和po4的结构，mo能催化第一层包覆层促进钠离子的脱嵌，mo和po4的配合下有利于提升钠电正极材料的离子电导率，还可以提升第一层包覆层的热稳定性，有利于钠电正极材料在长循环下的稳定性。此外，核结构中的ni能提升电池的能量密度，mo能提升ni添加后钠电正极材料的结构的稳定性，从而能提升钠电正极材料的循环性能。第二层的包覆层为较软的碳层，第一层的含有mo和po4的包覆层能形成“支撑结构”，能给第一层包覆层提供一定的机械性能，提升包覆层结构的稳定性，有利于第二层包覆层结构的稳定。
5、本专利技术中的钠电正极材料c@na2moo4/na3po4@naecufnigfe1/3mn1/3o2。其中“@”一般用于表示在材料结构中包含有“@”前的物质包覆于“@”后的物质的结构。“/”一般用于表示在材料结构中“/”前的物质和“/”后的物质是混合状态。
6、作为进一步方案，所述钠电正极材料具有核结构和双层包覆层，所述钠电正极材料为c@na2moo4/na3po4@naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，1<e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g＝1/3，所述核结构为naecufnigfe1/3mn1/3o2，双层包覆层中的第一层包覆层为na2moo4/na3po4，第二层包覆层为c。本专利技术的双层包覆层特别适合用于富钠材料。
7、作为进一步方案，所述第二层包覆层的原材料包括碳材料。
8、作为进一步方案，所述碳材料的比表面积为60m2/g-230m2/g。碳层比表面积的需平衡钠离子的迁移和碳层自身结构的稳定性。
9、作为更进一步方案，所述碳材料的比表面积为130m2/g-170m2/g。
10、作为更进一步方案，所述碳材料包括炭黑、多层石墨烯、碳纳米管、多孔碳、石墨烯、碳纤维、碳布、石墨、硬碳、焦炭、软碳、乙炔黑、碳黑、科琴碳黑、碳晶须、针状焦中的一种或多种。具有较好的电导率。
11、作为进一步方案，所述第一层包覆层的原材料包括磷钼酸铵。
12、本专利技术还提供了所述钠电正极材料的制备方法，所述制备方法包括：
13、将核结构前驱材料、磷钼酸铵进行一次烧结，获得一次烧结材料；再加入碳材料，进行二次烧结，获得钠电正极材料c@na2moo4/na3po4@naecufnigfe1/3mn1/3o2。在本专利技术的方法中，在一次烧结中，磷钼酸铵能减少核结构前驱材料表面的残碱后，形成由na2moo4/na3po4组成的保护膜，保护膜中的mo能催化第一层包覆层有利于钠离子的脱嵌，mo和po4的配合下有利于提升钠电正极材料的离子电导率，还可以提升第一层包覆层的热稳定性，能提升钠电正极材料在空气中的稳定性和长循环下的稳定性。在二次烧结中，生成的第二层包覆层能与第一层包覆层之间的配合下，不仅能进一步提升钠电正极材料的稳定性，还可以能促使钠电正极材料获得匹配的电子电导率，在第一层包覆层和第二次包覆层的配合下，从而提升了钠电正极材料的电性能。
14、作为进一步方案，所述核结构前驱材料包括naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g＝1/3。核结构前驱材料表面的残碱中微量的钠被转移至第一层包覆层中，因此对核结构前驱材料中钠含量的变化影响较小。
15、作为进一步方案，所述一次烧结的温度为400℃-600℃，一次烧结的时间为4h-8h；二次烧结的温度为300℃-400℃，二次烧结的时间为6h-8h。二次烧结温度的设计不仅能形成第二层包覆层，还有利于一次烧结后的包覆层的稳定性，防止第一层包覆层发生还原导致结构稳定性下降。
16、作为进一步方案，所述一次烧结在空气气氛中；所述二次烧结在氩气氛围中。氩气氛围防止氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钠电正极材料，其特征在于，所述钠电正极材料具有核结构和双层包覆层，所述钠电正极材料为C@Na2MoO4/Na3PO4@NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g＝1/3，所述核结构为NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，双层包覆层中的第一层包覆层为Na2MoO4/Na3PO4，第二层包覆层为C。
2.根据权利要求1所述的钠电正极材料，其特征在于，所述钠电正极材料具有核结构和双层包覆层，所述钠电正极材料为C@Na2MoO4/Na3PO4@NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，其中，1<e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g＝1/3，所述核结构为NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，双层包覆层中的第一层包覆层为Na2MoO4/Na3PO4，第二层包覆层为C。
3.根据权利要求1所述的钠电正极材料，其特征在于，所述第二层包覆层的原材料包括碳材料；所述碳材料的比表面积为60m2/g-230m2/g；
4.权利要求1-权利要求3任一项所述的钠电正极材料的制备方法
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述核结构前驱材料包括NaeCufNigFe1/3Mn1/3O2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g＝1/3。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述一次烧结的温度为400℃-600℃，一次烧结的时间为4h-8h；二次烧结的温度为300℃-400℃，二次烧结的时间为6h-8h。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述一次烧结在空气气氛中；所述二次烧结在氩气氛围中。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述磷钼酸铵的添加量为2000ppm-6000ppm。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料的添加质量是一次烧结材料总质量的0.2％-0.6％。
10.一种具有权利要求1-权利要求3任一项所述的钠电正极材料的电池或电化学装置。
...【技术特征摘要】
1.一种钠电正极材料，其特征在于，所述钠电正极材料具有核结构和双层包覆层，所述钠电正极材料为c@na2moo4/na3po4@naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，1≤e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g＝1/3，所述核结构为naecufnigfe1/3mn1/3o2，双层包覆层中的第一层包覆层为na2moo4/na3po4，第二层包覆层为c。
2.根据权利要求1所述的钠电正极材料，其特征在于，所述钠电正极材料具有核结构和双层包覆层，所述钠电正极材料为c@na2moo4/na3po4@naecufnigfe1/3mn1/3o2，其中，1<e≤1.03，0.02≤f≤0.06，f+g＝1/3，所述核结构为naecufnigfe1/3mn1/3o2，双层包覆层中的第一层包覆层为na2moo4/na3po4，第二层包覆层为c。
3.根据权利要求1所述的钠电正极材料，其特征在于，所述第二层包覆层的原材料包括碳材料；所述碳材料的比表面积为60m2/g-230m2/g；
【专利技术属性】
技术研发人员：郝长旺，王伟刚，戚兴国，李树军，唐堃，
申请(专利权)人：山西华钠铜能科技有限责任公司，
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。