【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，尤其涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法与钠离子电池。
技术介绍
1、钠离子电池是一种新兴的电池技术，目前正处于商业化风口。与锂离子电池相比，钠离子电池具有可观的成本、安全、可持续及性能优势。借助锂离子电池技术和材料的研究基础以及储能需求日益增长，低成本储能电池技术的需求愈发紧迫，近十几年来钠离子电池的相关研究迎来井喷式的增长。
2、正极材料作为钠离子电池的重要功能部分，负责提供活性钠离子和高电位氧化还原电对，直接影响着电池电化学性能的优劣。在钠离子电池正极材料研究方面，层状氧化物的技术成熟度是最高的，但其本身仍有许多问题亟待解决，如相变复杂、晶体结构不稳定以及空气敏感性强等。目前，元素掺杂是提高钠离子电池层状正极材料电化学性能的重要途径，但是多金属的加入极易带来更多的副反应，降低材料的循环稳定性。因此，选取合适的方法对过渡金属层状氧化物材料进行修饰改性尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种钠离子电池正极材料及其制备方法与钠离子电池。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
3、本专利技术的第一方面是提供一种钠离子电池正极材料，所述钠离子电池正极材料的通式为naanibfecmn1-b-co2-xgr，其中，0.8≤a≤1，0≤b≤1/3，0≤c≤1/3，x＝0％-1.0％。
4、优选地，所述钠离子电池正极材料中，na、ni、fe和mn的摩尔比为1：1/3：
5、优选地，所述钠离子电池正极材料中，镍铁锰基层状氧化物为o3相。
6、优选地，所述钠离子电池正极材料的粒径为3μm-10μm。
7、本专利技术的第二方面是提供一种上述钠离子电池正极材料的制备方法，步骤包括：
8、s1、称取适量na源、ni源、fe源以及mn源，置于球磨机中，以100r/min-700r/min的转速球磨2h-8h，即得混合物前驱体；
9、s2、依次对所述混合物前驱体进行煅烧处理以及冷却处理，即得基体材料；
10、s3、称取适量石墨置于高压反应釜中，并加入适量n-甲基吡咯烷酮，在150℃-180℃下反应3h-6h后，获得反应液；将所述反应液置于超声仪中超声5h-10h，即得石墨烯分散液；将所述石墨烯分散液以1000r/min-2000r/min的转速离心0.5h-1h后，取上层溶液烘干即得石墨烯；
11、s4、将所述基体材料与所述石墨烯置于球磨机中，以100r/min-700r/min的转速球磨2h-8h，即得所述钠离子电池正极材料。
12、优选地，步骤s1中，所述na源为氢氧化钠、碳酸钠、硝酸钠或醋酸钠中的至少一种；所述ni源、fe源以及mn源为过渡金属元素的氢氧化物或过渡金属元素的碳酸盐。
13、优选地，步骤s2中，所述煅烧处理包括：依次对所述混合物前驱体进行第一次煅烧处理以及第二次煅烧处理；其中，所述第一次煅烧处理的温度为400℃-600℃，时间为3h-9h；所述第二次煅烧处理的温度为800℃-950℃，时间为8h-15h。
14、优选地，步骤s3中，所述石墨与所述n-甲基吡咯烷酮的质量比为1：1。
15、本专利技术的第三方面是提供一种钠离子电池，采用上述钠离子电池正极材料制得，所述钠离子电池的制备步骤包括：
16、a1、称取适量所述钠离子电池正极材料、导电剂、聚偏氟乙烯粘结剂以及n-甲基吡咯烷酮，搅拌均匀即得正极浆料；将所述正极浆料涂覆至涂炭铝箔上，并对涂覆有所述正极浆料的涂炭铝箔依次进行烘干、辊压以及裁片，即得正极极片；
17、a2、将正极壳、所述正极极片、第一电解液、隔膜、第二电解液、钠片、垫片以及负极壳按照所述正极壳、所述正极极片、所述第一电解液、所述隔膜、所述第二电解液、所述钠片、所述垫片以及所述负极壳的顺序进行组装后，采用封口压片机进行密封处理，即得所述钠离子电池。
18、优选地，步骤a1中，所述钠离子电池正极材料与所述导电剂以及所述聚偏氟乙烯粘接剂的质量比为8：1：1；步骤a2中，所述第一电解液以及所述第二电解液均为有机电解液，所述第一电解液以及所述第二电解液的滴加量均为30μl-50μl。
19、本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
20、(1)掺杂石墨烯后，复合材料可形成新的导电界面，钠离子插入的势垒显著下降，活性钠离子存储位置增加，有利于提高钠离子的扩散效率；
21、(2)本专利技术制备的naanibfecmn1-b-co2-xgr复合材料具有较高的纯度和洁净度，复合材料的电化学性能得到显著提高，相比未掺杂石墨烯的过渡金属层状氧化物具有更高的比容量和循环稳定性；
22、(3)本专利技术的钠离子电池正极材料，原料易得、制备方法简单、合成成本低且周期短，适用于工业化生产。
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1.一种钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料的通式为NaaNibFecMn1-b-cO2-xGr，其中，0.8≤a≤1，0≤b≤1/3，0≤c≤1/3，x＝0％-1.0％。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料中，Na、Ni、Fe和Mn的摩尔比为1：1/3：1/3：1/3。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料中，镍铁锰基层状氧化物为O3相。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料的粒径为3μm-10μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述Na源为氢氧化钠、碳酸钠、硝酸钠或醋酸钠中的至少一种；所述Ni源、Fe源以及Mn源为过渡金属元素的氢氧化物或过渡金属元素的碳酸盐。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述煅烧处理包括：依次对所述
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述石墨与所述N-甲基吡咯烷酮的质量比为1：1。
9.一种钠离子电池，采用如权利要求1-4任一项所述钠离子电池正极材料制得，其特征在于，所述钠离子电池的制备步骤包括：
10.根据权利要求9所述的钠离子电池，其特征在于，步骤A1中，所述钠离子电池正极材料与所述导电剂以及所述聚偏氟乙烯粘接剂的质量比为8：1：1；步骤A2中，所述第一电解液以及所述第二电解液均为有机电解液，所述第一电解液以及所述第二电解液的滴加量均为30μL-50μL。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料的通式为naanibfecmn1-b-co2-xgr，其中，0.8≤a≤1，0≤b≤1/3，0≤c≤1/3，x＝0％-1.0％。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料中，na、ni、fe和mn的摩尔比为1：1/3：1/3：1/3。
3.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料中，镍铁锰基层状氧化物为o3相。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述钠离子电池正极材料的粒径为3μm-10μm。
5.一种如权利要求1-4任一项所述钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述na源为氢氧化钠、碳酸钠、硝酸钠或醋酸钠中的至少一种；所述ni源、fe源以及mn源为过渡金属...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱星棋，蔡先玉，钟义华，李恩雨，刘兴爽，张萌，蒋金林，王俊红，
申请(专利权)人：双登集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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