【技术实现步骤摘要】
本申请属于电极材料，尤其涉及一种α-nafeo2基复合电极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着电动车和规模储能领域的快速发展，围绕资源丰富、高能效及环境友好的新型储能的研究成为国际研究热点。其中，锂离子电池产业链的发展前景明朗，但锂资源紧缺制约了其在规模储能领域的广泛应用。与锂离子电池相比，钠离子电池的能量密度接近，且原料资源更丰富、成本更低，有望在储能系统中得以应用，围绕钠离子电池及其相关材料受到学术界和产业界的广泛关注。
2、层状含钠过渡金属氧化物因其具有较高的理论比容量、工作电压和循环稳定性等优点，对于钠离子电池具有较好的商业应用前景。在层状含钠过渡金属氧化物中，α-nafeo2具有原材料丰富、无毒、低成本的优势，被认为是一种很有前景的正极材料。但是，α-nafeo2电极材料经过充电之后，部分四价铁会自发地回到三价铁状态，致使层状结构发生坍塌，因此导致电化学性能恶化。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种α-nafeo2基复合电极材料及其制备方法和应用，旨在一定程度上解决α-nafeo2电极材料充电之后层状结构发生坍塌，电化学性能恶化的问题。
2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供一种α-nafeo2基复合电极材料，包括片状导电基材和负载在片状导电基材表面的活性颗粒；活性颗粒包括α-nafexa1-xo2内核和包覆在内核外表面的壳层；其中，a选自与铁元素的离子价态相同的金属元素，0＜x＜1
4、本申请α-nafeo2基复合电极材料，包括片状导电基材和负载在片状导电基材表面的活性颗粒，其中，片状导电基材不但能为活性颗粒的均匀负载提供稳定的载体，使得α-nafeo2基活性颗粒以点状的形式均匀分布在片状基材的表面，提高复合电极材料结构和性能的稳定性；而且片状基材具有较好的离子电导率，能够提升钠离子的迁移扩散效率，提供稳定的二维离子导通通道，有效减弱α-nafeo2基复合电极材料应用到电池的极化现象。活性颗粒中包括α-nafexa1-xo2内核和壳层，该α-nafexa1-xo2内核的铁位掺杂有与铁元素的离子价态相同的金属元素a，该掺杂使得复合电极材料在充放电的氧化还原过程中，但铁离子脱嵌时，铁位掺杂的金属元素a可以支撑起α-nafeo2基的层状结构，有效抑制在充放电过程中α-nafeo2基复合电极材料因为铁价态的变化导致层状结构的坍塌，并且掺杂的同价位的金属元素a也有利于提高复合电极材料的比容量。另外，壳层中包括过渡金属氧化物，能够有效缓解α-nafeo2基活性材料在充放电过程中体积形变产生的应力，缓解复合电极材料在充放电过程中的体积膨胀效应，提高复合电极材料的结构和电化学稳定性，有效减弱容量衰减率并提高首次库仑效应。
5、第二方面，本申请提供一种α-nafeo2基复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
6、获取α-nafeo2材料，在α-nafeo2的铁位掺杂金属元素，并在α-nafeo2的外表面制备包括过渡金属氧化物的壳层，形成活性颗粒后，负载到片状导电基材的表面，得到α-nafeo2基复合电极材料；其中，铁位掺杂的金属元素的离子价态与铁元素的离子价态相同。
7、本申请α-nafeo2基复合电极材料的制备方法，获取α-nafeo2材料后，在α-nafeo2的铁位掺杂金属元素，该金属元素的离子价态与铁元素的离子价态相同，不仅能有效抑制在充放电过程中α-nafeo2电极材料因为铁离子脱嵌和价态的变化引起的层状结构的坍塌，而且还能提高复合电极材料的比容量。同时，在α-nafeo2的外表面制备包括过渡金属氧化物的壳层，该壳层能够有效缓解α-nafeo2基活性材料在充放电过程中体积形变产生的应力，缓解复合电极材料在充放电过程中的体积膨胀效应，提高复合电极材料的结构和电化学稳定性，有效减弱容量衰减率并提高首次库仑效应。通过金属元素掺杂和过渡金属氧化物包覆形成的活性颗粒，负载到片状导电基材的表面，得到α-nafeo2基复合电极材料。片状导电基材作为活性颗粒的负载载体，进一步提高了复合电极材料结构和性能的稳定性；而且片状基材具有较好的离子电导率，能够提供稳定的二维离子导通通道，有效减弱α-nafeo2基复合电极材料应用到电池的极化现象。
8、第三方面，本申请提供一种钠离子电池，钠离子电池的正极片中包含有上述的α-nafeo2基复合电极材料或者上述方法制备的α-nafeo2基复合电极材料。
9、本申请钠离子电池的正极片中包含有上述α-nafeo2基复合电极材料，该α-nafeo2基复合电极材料得益于金属元素的掺杂、过渡金属氧化物的包覆、以及片状导电基材提供的负载载体，通过三者结合同时具有结构稳定性好，容量高，充放电循环稳定性好等特性，因而提高了钠离子电池的稳定性和电化学性能。
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1.一种α-NaFeO2基复合电极材料，其特征在于，包括片状导电基材和负载在所述片状导电基材表面的活性颗粒；所述活性颗粒包括α-NaFexA1-xO2内核和包覆在所述内核外表面的壳层；其中，A选自与铁元素的离子价态相同的金属元素，0＜x＜1，所述壳层中包括过渡金属氧化物。
2.如权利要求1所述的α-NaFeO2基复合电极材料，其特征在于，所述A选自镍、钒、钛、铌、锆中的至少一种；
3.如权利要求2所述的α-NaFeO2基复合电极材料，其特征在于，所述MXene片材的层数为1～3层，单层所述MXene片材的厚度为100nm～300nm；
4.如权利要求1～3任一项所述的α-NaFeO2基复合电极材料，其特征在于，所述活性颗粒的粒度D50为500nm～2μm；
5.一种α-NaFeO2基复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的α-NaFeO2基复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的α-NaFeO2基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述过渡金
8.如权利要求7所述的α-NaFeO2基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述钼源包括七水合钼酸铵、四水合钼酸铵、钼酸钠、钼酸、钼酸钙、环烷酸钼、钼蓝中的至少一种；
9.如权利要求6～8任一项所述的α-NaFeO2基复合电极材料的制备方法，其特征在于，所述挥发去除溶剂的步骤在温度为70～100℃的水浴条件下进行；
10.一种钠离子电池，其特征在于，所述钠离子电池的正极片中包含有如权利要求1～4任一项所述的α-NaFeO2基复合电极材料或者如权利要求5～9任一项所述方法制备的α-NaFeO2基复合电极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种α-nafeo2基复合电极材料，其特征在于，包括片状导电基材和负载在所述片状导电基材表面的活性颗粒；所述活性颗粒包括α-nafexa1-xo2内核和包覆在所述内核外表面的壳层；其中，a选自与铁元素的离子价态相同的金属元素，0＜x＜1，所述壳层中包括过渡金属氧化物。
2.如权利要求1所述的α-nafeo2基复合电极材料，其特征在于，所述a选自镍、钒、钛、铌、锆中的至少一种；
3.如权利要求2所述的α-nafeo2基复合电极材料，其特征在于，所述mxene片材的层数为1～3层，单层所述mxene片材的厚度为100nm～300nm；
4.如权利要求1～3任一项所述的α-nafeo2基复合电极材料，其特征在于，所述活性颗粒的粒度d50为500nm～2μm；
5.一种α-nafeo2基复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：李越珠，屈恋，孔令涌，刘嘉香，梁小英，李铭雅，
申请(专利权)人：佛山市德方纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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