【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，具体而言，涉及晶界裂纹自修补晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料及其制备方法、钠离子电池。
技术介绍
1、在钠离子电池快速发展中，钠离子电池层状氧化物有着较高的理论容量，其中，naniafebmnco2组成的钠离子层状氧化物正极材料空气稳定性较差，因此通过一定量的cu和添加剂的加入可改善循环稳定性。然而，在层状氧化物烧结生产过程中由于单晶间的熔并过程中会出现晶界处裂纹，合成的单晶材料在循环过程中由于电解液不断侵蚀导致晶界裂缝逐腐蚀并逐渐扩大，影响正极材料结构稳定性，进而引起电化学性能下降，产气明显。
2、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，本专利技术通过同时调控镍铁锰前驱体的d50粒径、铜源的d50粒径以及铜源的加入量，能够填补缺陷及晶界裂纹，减少副反应，改善正极材料的空气稳定性，提升电化学性能，降低产气量。
2、本专利技术的第二目的在于提供一种晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料的制备方法，该制备方法具有操作简单、流程短、成本低、以及适合大批量生产等优点。
3、本专利技术的第三目的在于提供一种钠离子电池。
4、为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
5、本专利技术首先提供了一种晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，主要由镍铁锰前驱体、铜源和钠源制得；
6、其中，所述镍铁锰前驱体的d50粒径为2～7μm；p>
7、所述铜源的d50粒径为1～3μm；
8、所述铜源中铜元素的摩尔量占所述镍铁锰前驱体中金属元素总摩尔量的百分比为1％～12％。
9、优选地，所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料主要由镍铁锰前驱体、铜源、钠源和添加剂制得，所述添加剂中的金属元素的离子半径且所述添加剂中的金属元素与氧元素的键能△hf298≥400kj/mol。
10、优选地，所述添加剂中的金属元素包括al、zr、ti和w中的至少一种。
11、优选地，所述添加剂中金属元素的摩尔量占所述镍铁锰前驱体中金属元素总摩尔量的百分比≤2％。
12、优选地，所述镍铁锰前驱体的化学式为nixfeymnz(oh)2，其中，0＜x≤0.4，0＜y≤0.4，0＜z≤0.5，且x+y+z＝1。
13、优选地，所述铜源包括氧化铜、碳酸铜和碱式碳酸铜中的至少一种。
14、优选地，含有所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料的电池在2.5～4.05v电压范围内1c循环50周的容量保持率≥95％。
15、优选地，含有所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料的电池在2.5～4.05v电压范围内0.1c平均3周的放电比容量≥129mah/g。
16、优选地，含有所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料的电池在2.5～4.05v电压范围内、45℃、1c下循环300周的容量保持率≥95％，且电池体积变化率≤20％。
17、本专利技术进一步提供了所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料的制备方法，包括如下步骤：将镍铁锰前驱体、铜源和钠源混合后烧结。
18、优选地，所述混合的过程中还加入了添加剂。
19、优选地，所述钠源与所述镍铁锰前驱体的摩尔比为0.951～1.05：1。
20、优选地，所述烧结的温度为700～1200℃。
21、优选地，所述烧结的保温时间为10～24h。
22、本专利技术还提供了一种钠离子电池，包括所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
24、(1)本专利技术提供的晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，通过同时调控镍铁锰前驱体的d50粒径、铜源的d50粒径以及铜源的加入量，能够提升材料金属层强度，填补缺陷及晶界裂纹，抑制裂纹生长，减少副反应，改善正极材料的空气稳定性及其电化学性能，降低了电池的产气量。
25、(2)本专利技术提供的晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，采用特定类别以及特定用量的添加剂，可以进一步填补缺陷及晶界裂纹，从而进一步提升正极材料的电化学性能，降低产气量。
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1.一种晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，主要由镍铁锰前驱体、铜源和钠源制得；
2.根据权利要求1所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料主要由镍铁锰前驱体、铜源、钠源和添加剂制得，所述添加剂中的金属元素的且所述添加剂中的金属元素与氧元素的键能△Hf298≥400kJ/mol。
3.根据权利要求2所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述添加剂中的金属元素包括Al、Zr、Ti和W中的至少一种。
4.根据权利要求2所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述添加剂中金属元素的摩尔量占所述镍铁锰前驱体中金属元素总摩尔量的百分比≤2％。
5.根据权利要求1所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述镍铁锰前驱体的化学式为NixFeyMnz(OH)2，其中，0＜x≤0.4，0＜y≤0.4，0＜z≤0.5，且x+y+z＝1。
6.根据权利要求1所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述铜源包括氧化铜、碳酸铜和碱式碳酸铜中的至少一种
7.根据权利要求1所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，满足以下条件至少其一：
8.如权利要求1～7任一项所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将镍铁锰前驱体、铜源和钠源混合后烧结。
9.根据权利要求8所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料的制备方法，其特征在于，满足以下条件至少其一：
10.一种钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，主要由镍铁锰前驱体、铜源和钠源制得；
2.根据权利要求1所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料主要由镍铁锰前驱体、铜源、钠源和添加剂制得，所述添加剂中的金属元素的且所述添加剂中的金属元素与氧元素的键能△hf298≥400kj/mol。
3.根据权利要求2所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述添加剂中的金属元素包括al、zr、ti和w中的至少一种。
4.根据权利要求2所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述添加剂中金属元素的摩尔量占所述镍铁锰前驱体中金属元素总摩尔量的百分比≤2％。
5.根据权利要求1所述晶界裂纹自修补层状氧化物正极材料，其特征在于，所述镍...
【专利技术属性】
技术研发人员：马腾越，程斯琪，王伟刚，任靖辉，黄赛，戚兴国，李树军，唐堃，
申请(专利权)人：溧阳中科海钠科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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