【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，具体涉及一种高熵层状氧化物，另外，本专利技术还涉及一种单晶高熵正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，锂离子电池作为电化学储能的主要代表，可以大幅提高可再生能源的利用效率。但是，随着全球电动汽车的快速发展，对动力电池的需求日益旺盛，加上全球锂资源储量有限、价格昂贵且分布不均，难以同时满足动力汽车和规模储能的需求，而钠离子电池凭借其资源丰富且分布广泛、成本低廉以及高安全性等优势，可以作为锂离子电池的有益补充，在大规模储能领域崭露头角。
2、钠离子电池正极材料包括氧化物类、聚阴离子类、普鲁士蓝类和有机类等。其中，层状氧化物具有高的理论比容量、适中的工作电压，高的压实密度，低毒且易于规模化制备，引起了科研界和产业界的广泛关注。但其商业化应用仍面临挑战，其中循环寿命不足是阻碍其商业化应用的一大瓶颈。
3、针对循环性能不足这一关键瓶颈，设计高熵构型引起了广泛关注，因为高熵构型中不同元素的离子半径不同，晶格发生扭曲，产生强烈的晶格应变场，阻碍位错滑移，从而达到稳定结构的效果。如，胡勇胜等人设计出nani0.25mg0.05cu0.1fe0.2mn0.2ti0.1sn0.1o2高熵正极材料(j.am.chem.soc.2022,144,8286-8295)，以硬碳为负极组装全电池，在0.5c倍率下循环500圈后，容量保持率为76.5％，循环性能仍不能满足商业化应用需求。cn112582600a公开了一种高熵单晶电池正极材料制备方法及得到的产品，制备过程中加入了稀酸，使材料内部有细孔且
技术实现思路
1、基于上述背景问题，本专利技术旨在提供一种高熵层状氧化物，其主要元素为na、fe和mn，且限定mn的添加量大于等于0.4，可以提高正极材料的循环性能；本专利技术的另一目的是提供一种单晶高熵正极材料及其制备方法和应用。
2、为实现上述目的，一方面，本专利技术实施例提供的技术方案是：
3、高熵层状氧化物，其特征在于，所述高熵层状氧化物为o3相结构，空间群为化学通式为：naxfeamnbm1y1m2y2…miyio2，位形熵δsconfig>1.5r；
4、其中，0.8≤x≤1，0.1≤a，0.4≤b，a+b+y1+y2+…+yi＝1，i≥3；
5、所述m1，m2，…mi分别选自li、mg、al、k、ca、ti、v、cr、ni、co、cu、zn、zr、nb、mo、sn、ta、w、sb和la中的一种；
6、所述位形熵δsconfig＝-r[alna+blnb+y1lny1+y2lny2+…+yilnyi]-r[xlnx+(1-x)ln(1-x)]，r为理想气体常数。
7、进一步地，所述高熵层状氧化物的化学通式为naxfeamnbcoy1cuy2liy3niy4mgy5aly6tiy7o2、naxfeamnbcoy1cuy2niy3mgy4nby5tiy6o2、naxfeamnbcoy1liy2niy3sny4aly5tiy6o2、naxfeamnbcoy1cuy2niy3mgy4aly5moy6o2中的一种。
8、另一方面，本专利技术实施例提供一种单晶高熵正极材料，包括上述的高熵层状氧化物。
9、进一步地，所述单晶高熵正极材料的粒径d50为1-10μm。
10、第三方面，本专利技术实施例提供一种单晶高熵正极材料的制备方法，包括以下步骤：
11、将钠盐、铁盐、锰盐和mi盐按照化学计量比溶于水中，加入螯合剂，搅拌溶解后得到混合盐溶液；
12、将所述混合盐溶液进行喷雾干燥得到前驱体粉末；
13、将所述前驱体粉末在400-600℃热处理2-6h，得到前驱体氧化物；
14、将所述前驱体氧化物在800-1000℃热处理2-10h，得到高熵层状氧化物；
15、将所述高熵层状氧化物粉碎，加入熔融盐和酸性助熔剂混合均匀得到混合物，之后将混合物在1000-1300℃热处理8-24h，经洗涤、干燥、研磨后得到单晶高熵正极材料。
16、进一步地，所述钠盐、铁盐、锰盐和mi盐为乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐中的至少一种。
17、进一步地，所述螯合剂为柠檬酸、草酸、聚乙二醇、壳聚糖、葡萄糖、聚乙烯醇、乙二胺四乙酸中的至少一种。
18、进一步地，所述熔融盐为氯化钠、溴化钠、氟化钠中的至少一种，所述熔融盐在混合物中的质量占比为10％-60％。
19、进一步地，所述酸性助熔剂为二氧化硅，所述酸性助熔剂在混合物中的质量占比为1％-10％。
20、第四方面，本专利技术实施例提供所述单晶高熵正极材料在钠离子二次电池中的应用。
21、与现有技术相比，本专利技术实施例至少具有以下效果：
22、1、本专利技术提供一种高熵层状氧化物，其主要元素为na、fe和mn，且限定mn的添加量大于等于0.4，可以提高正极材料的循环性能；此外，本专利技术中的主要元素在地壳中储量丰富、分布广泛且价格低廉，当将其应用于钠离子二次电池时，可以降低生产成本。
23、2、本专利技术的单晶高熵正极材料通过高熵层状氧化物热处理得到，在高熵层状氧化物热处理过程中加入酸性助熔剂二氧化硅，有助于引导单晶的形核生长，能够显著提高正极材料的循环性能。
24、3、本专利技术的正极材料为单晶结构，可以消除粒子间应力，没有晶界供电解质渗透，能够承受更大的应力维持结构稳定，有助于提高材料循环稳定性；同时单晶材料的压实密度高，可以提高材料的体积能量密度。
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1.高熵层状氧化物，其特征在于，所述高熵层状氧化物为O3相结构，空间群为化学通式为：NaxFeaMnbM1y1M2y2…MiyiO2，位形熵ΔSconfig>1.5R；
2.根据权利要求1所述的高熵层状氧化物，其特征在于，所述高熵层状氧化物的化学通式为NaxFeaMnbCoy1Cuy2Liy3Niy4Mgy5Aly6Tiy7O2、NaxFeaMnbCoy1Cuy2Niy3Mgy4Nby5Tiy6O2、NaxFeaMnbCoy1Liy2Niy3Sny4Aly5Tiy6O2、NaxFeaMnbCoy1Cuy2Niy3Mgy4Aly5Moy6O2中的一种。
3.单晶高熵正极材料，其特征在于，包括权利要求1或2所述的高熵层状氧化物。
4.根据权利要求3所述的单晶高熵正极材料，其特征在于，所述单晶高熵正极材料的粒径D50为1-10μm。
5.一种如权利要求3所述的单晶高熵正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的单晶高熵正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠盐、铁盐、锰盐和Mi盐为乙酸盐、硝酸盐
7.根据权利要求5所述的单晶高熵正极材料的制备方法，其特征在于，所述螯合剂为柠檬酸、草酸、聚乙二醇、壳聚糖、葡萄糖、聚乙烯醇、乙二胺四乙酸中的至少一种。
8.根据权利要求5所述的单晶高熵正极材料的制备方法，其特征在于，所述熔融盐为氯化钠、溴化钠、氟化钠中的至少一种，所述熔融盐在混合物中的质量占比为10％-60％。
9.根据权利要求5所述的单晶高熵正极材料的制备方法，其特征在于，所述酸性助熔剂为二氧化硅，所述酸性助熔剂在混合物中的质量占比为1％-10％。
10.一种如权利要求3所述的单晶高熵正极材料在钠离子二次电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.高熵层状氧化物，其特征在于，所述高熵层状氧化物为o3相结构，空间群为化学通式为：naxfeamnbm1y1m2y2…miyio2，位形熵δsconfig>1.5r；
2.根据权利要求1所述的高熵层状氧化物，其特征在于，所述高熵层状氧化物的化学通式为naxfeamnbcoy1cuy2liy3niy4mgy5aly6tiy7o2、naxfeamnbcoy1cuy2niy3mgy4nby5tiy6o2、naxfeamnbcoy1liy2niy3sny4aly5tiy6o2、naxfeamnbcoy1cuy2niy3mgy4aly5moy6o2中的一种。
3.单晶高熵正极材料，其特征在于，包括权利要求1或2所述的高熵层状氧化物。
4.根据权利要求3所述的单晶高熵正极材料，其特征在于，所述单晶高熵正极材料的粒径d50为1-10μm。
5.一...
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