【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种正极材料及其制备方法、正极片及其制备方法和钠离子电池。
技术介绍
1、近几十年来，钠离子电池(sibs)因其具有成本和安全优势，避免了有限的锂/钴/镍资源和环境污染等挑战而受到越来越多的关注。由于sibs的储钠性能和生产成本以阴极性能为主，开发具有大规模生产能力的阴极材料是实现sibs商业应用的关键。因此，开发具有高能量密度、循环寿命长、生产成本低、化学/环境稳定性高的宿主材料是实施先进sibs的关键。在已开发的正极材料中，o3型固体过渡金属氧化物因其简单的合成方法、较高的理论比容量和足够的钠含量而受到广泛关注。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种导电性好、循环寿命长且化学环境稳定性高的正极材料及其制备方法、正极片及其制备方法和钠离子电池。
2、为了实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
3、一方面，本申请实施例提供了一种正极材料，所述正极材料的化学式为naznixmymn1-x-yo2，其中，m包括fe、cu、zn、co、mg中的至少一种，0.2≤x≤0.5，0.2≤y≤0.4，0.95≤z≤1.05。
4、第二方面，本申请实施例提供了一种正极材料的制备方法，包括以下步骤：
5、将na2co3、nixmymn1-x-y(oh)2和zro2粉末进行混合，得到第一混合物，将所述第一混合物在空气气氛中进行一次烧结；
6、将所述一次烧结后的产物，同zro
7、在一个实施例中，所述第一混合物中，zr、ni、m和mn的总摩尔量为第一摩尔量，na2co3与nixmymn1-x-y(oh)2的摩尔比为0.95-1.05:1，zr的摩尔量与所述第一摩尔量之比为1000ppm-4000ppm。
8、在一个实施例中，所述一次烧结的时间为18-28h，温度为800-1100℃。
9、在一个实施例中，所述第二混合物中，zr、ni、m和mn的总摩尔量为第二摩尔量，zr的摩尔量与所述第二摩尔量之比为100ppm-2000ppm。
10、在一个实施例中，所述二次烧结的时间为6-14h，温度为400-700℃。
11、第三方面，本申请实施例提供了一种正极片，包括上述的正极材料或者根据上述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料。
12、第四方面，本申请实施例提供了一种正极片的制备方法，包括以下步骤：
13、将上述的正极材料或者根据上述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料、导电炭黑、碳纳米管、聚偏氟乙烯和草酸钠进行混合，混合后加入n-甲基吡咯烷酮溶剂制成浆料后，涂布在集流体上，再置于真空烘箱中进行烘干，获得极片，将所述极片进行辊压，得到正极片。
14、在一个实施例中，所述正极材料、所述导电炭黑、所述碳纳米管、所述聚偏氟乙烯和所述草酸钠的质量比为95.5-96.2:1:1:2:0.2，所述正极材料、所述导电炭黑、所述碳纳米管、所述聚偏氟乙烯和所述草酸钠混合后的总质量与所述n-甲基吡咯烷酮溶剂的质量之比为5-7:3-5。
15、在一个实施例中，所述烘干的时间为6-15h，温度为60-100℃；和/或，所述烘干后的极片的面密度为17-19g/cm2；和/或，所述辊压后的正极片的压实密度为2.8-3.1g/cm3。
16、第四方面，本申请实施例提供了一种钠离子电池，包括上述的正极片或者根据上述的正极片的制备方法制备得到的正极片。
17、本专利技术相对于现有技术的优点以及有益效果为：
18、1、与具有开放离子扩散路径的p2型阴极相比，o3型层状体系中相邻八面体位点的直接跃迁需要高活化能，导致o3型结构的na离子扩散系数较低，极大地阻碍了动力学性能和循环能力。本专利技术在制备烧结过程中梯度引入zr元素，其中，一次烧结引入的zr离子在晶体的核层，可以扩大na层的层间间距，提高所产生的阴极的循环可逆性和离子扩散动力学；二次烧结引入的zr元素在晶体的壳层，作为物理屏障抑制电解液在材料表面的副反应，对产气也有所改善。同时，对核层和壳层中zr元素的含量进行了精准的调控，使材料能够发挥出最佳的电化学性能；从而提高正极材料的导电性、循环性和化学环境稳定性。
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1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学式为NazNixMyMn1-x-yO2，其中，M包括Fe、Cu、Zn、Co、Mg中的至少一种，0.2≤x≤0.5，0.2≤y≤0.4，0.95≤z≤1.05。
2.一种如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一混合物中，Zr、Ni、M和Mn的总摩尔量为第一摩尔量，Na2CO3与NixMyMn1-x-y(OH)2的摩尔比为0.95-1.05:1，Zr的摩尔量与所述第一摩尔量之比为1000ppm-4000ppm。
4.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述一次烧结的时间为18-28h，温度为800-1100℃。
5.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述第二混合物中，Zr、Ni、M和Mn的总摩尔量为第二摩尔量，Zr的摩尔量与所述第二摩尔量之比为100ppm-2000ppm。
6.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述二次烧结的时间为6-1
7.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1所述的正极材料或者根据权利要求2-6任一项所述的正极材料的制备方法制备得到的正极材料。
8.一种正极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的正极片的制备方法，其特征在于，所述正极材料、所述导电炭黑、所述碳纳米管、所述聚偏氟乙烯和所述草酸钠的质量比为95.5-96.2:1:1:2:0.2，所述正极材料、所述导电炭黑、所述碳纳米管、所述聚偏氟乙烯和所述草酸钠混合后的总质量与所述N-甲基吡咯烷酮溶剂的质量之比为5-7:3-5。
10.根据权利要求8所述的正极片的制备方法，其特征在于，所述烘干的时间为6-15h，温度为60-100℃；和/或，所述烘干后的极片的面密度为17-19g/cm2；和/或，所述辊压后的正极片的压实密度为2.8-3.1g/cm3。
11.一种钠离子电池，其特征在于，包括权利要求7所述的正极片或者根据权利要求8至10任一项所述的正极片的制备方法制备得到的正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料的化学式为naznixmymn1-x-yo2，其中，m包括fe、cu、zn、co、mg中的至少一种，0.2≤x≤0.5，0.2≤y≤0.4，0.95≤z≤1.05。
2.一种如权利要求1所述的正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一混合物中，zr、ni、m和mn的总摩尔量为第一摩尔量，na2co3与nixmymn1-x-y(oh)2的摩尔比为0.95-1.05:1，zr的摩尔量与所述第一摩尔量之比为1000ppm-4000ppm。
4.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述一次烧结的时间为18-28h，温度为800-1100℃。
5.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述第二混合物中，zr、ni、m和mn的总摩尔量为第二摩尔量，zr的摩尔量与所述第二摩尔量之比为100ppm-2000ppm。
6.根据权利要求2所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：林秋梅，于悠悠，
申请(专利权)人：安瑞创新深圳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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