【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池用正极材料及制备方法和应用。
技术介绍
1、目前用于钠离子电池的正极材料，一般为层状氧化物正极材料或聚阴离子化合物正极材料，但生产工艺不够成熟，应用领域不广，往往得到的正极材料还存在以下问题：
2、1)残留碱性化合物: 两种正极材料都普遍存在表面残留碱性化合物(如naoh和na2co3)且残留含量较高的问题，而过多的残留碱性化合物会引起以下问题：a、影响正极材料的空气稳定性及其制浆与涂布过程中的加工性能，由此需要严苛的加工环境以及对露点控制，生产成本高；b、过多的残留碱性化合物也会影响后续电池的安全与循环性能，尤其是会增加正极材料与电解液界面的副反应，引起电解液分解和产气，从而引起电池安全问题，并导致循环性能降低。
3、2)高电压下的挑战：为了提高钠离子电池的能量密度，其中一个方法是将钠离子正极材料推向更高电压然而在高电压条件下会产生一些挑战：a、电解质可能会在正极表面分解，形成 cei 层，该层可能不稳定并过度生长，从而阻碍离子传输并降低电池性能；b、高电压还会导致正极材料本身的氧损失，这会导致容量和稳定性下降的结构变化。
4、3)导电性差：一般的包覆物如al2o3, zro2等缺乏导电性，包覆层会增加锂离子传输的阻抗，尤其是在较厚的包覆层情况下，会导致电池内阻升高，降低电池效率。
5、有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于：
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种钠离子电池用正极材料，包括正极活性颗粒和包覆于至少部分正极活性颗粒表面的包覆层；所述包覆层包括化学式为na5+u/2y1-u/2pusi4-uo12且为n5型微晶玻璃结构的纳米颗粒，0＜u≤0.3；所述正极活性颗粒的化学式为nani(1-x-y-z)mnxfeyazo2，0＜x≤0.5，0＜y≤0.5，0≤z≤0.5， a为cu、zn、al、mg、li、b、ca、ti、nb、mo中的一种或多种。
4、优选的，所述纳米颗粒在正极材料中的重量含量百分比为0.5%~3.0%。
5、优选的，所述包覆层的厚度为10~100nm；所述纳米颗粒的粒径d50为10~50nm。
6、优选的，所述纳米颗粒的化学式中u的取值为0.05~0.25。
7、优选的，所述正极活性颗粒包括粒径d50为100~600nm的一次颗粒和粒径d50为5~10μm的二次颗粒。
8、本专利技术目的之二在于，提供一种上述所述的钠离子电池用正极材料的制备方法，包括以下步骤：
9、s1、将正极活性颗粒与纳米颗粒混合，得到混合物料；
10、s2、将步骤s1得到的混合物料在含氧气氛下进行烧结，然后进行破碎、过筛，得到含包覆层的钠离子电池用正极材料。
11、优选的，步骤s1中，正极活性颗粒与纳米颗粒混合时搅拌的转速为500-5000r/min。
12、优选的，步骤s2中，烧结时的升温速度为2~10℃/min，最终的烧结温度为400~900℃，烧结时间为3~7h，烧结时含氧气氛通入的流量为1~20l/h。
13、本专利技术的目的之三在于，提供一种正极片，包括上述所述的钠离子电池用正极材料。
14、本专利技术的目的之四在于，提供一种钠离子电池，包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，所述正极片为上述所述的正极片。
15、本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的正极材料，采用特殊结构的纳米颗粒作为包覆层，其与层状氧化物正极活性颗粒的适配性佳，该纳米颗粒具有特殊的n5型微晶玻璃结构，区别于常规的nasicon型结构，具有更好的电传导性，能获得更快的充放电速率，且还具有更大的电化学稳定性窗口，可在高电压下可靠运行，提升了电池的能量密度。另外，该纳米颗粒的包覆层还有效地减轻了电极-电解质界面的副反应，可防止正极活性颗粒与空气或湿气发生不良化学反应，在循环过程中增强了正极材料的整体稳定性，让正极材料能更进一步适配大电压下工作，充放电速率也跟那个价高效和响应迅速。
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1.一种钠离子电池用正极材料，其特征在于，包括正极活性颗粒和包覆于至少部分正极活性颗粒表面的包覆层；所述包覆层包括化学式为Na5+u/2Y1-u/2PuSi4-uO12且为N5型微晶玻璃结构的纳米颗粒，0＜u≤0.3；所述正极活性颗粒的化学式为NaNi(1-x-y-z)MnxFeyAzO2，0＜x≤0.5，0＜y≤0.5，0≤z≤0.5， A为Cu、Zn、Al、Mg、Li、B、Ca、Ti、Nb、Mo中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池用正极材料，其特征在于，所述纳米颗粒在正极材料中的重量含量百分比为0.5%~3.0%。
3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池用正极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为10~100nm；所述纳米颗粒的粒径D50为10~50nm。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池用正极材料，其特征在于，所述纳米颗粒的化学式中u的取值为0.05~0.25。
5.根据权利要求1所述的钠离子电池用正极材料，其特征在于，所述正极活性颗粒包括粒径D50为100~600nm的一次颗粒和粒径D50为5~10μm的二次
6.一种权利要求1~5任一项所述的钠离子电池用正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的钠离子电池用正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，正极活性颗粒与纳米颗粒混合时搅拌的转速为500-5000r/min。
8.根据权利要求6或7所述的钠离子电池用正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，烧结时的升温速度为2~10℃/min，最终的烧结温度为400~900℃，烧结时间为3~7h，烧结时含氧气氛通入的流量为1~20L/h。
9.一种正极片，其特征在于，包括权利要求1~5任一项所述的钠离子电池用正极材料。
10.一种钠离子电池，包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜，其特征在于，所述正极片为权利要求9所述的正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池用正极材料，其特征在于，包括正极活性颗粒和包覆于至少部分正极活性颗粒表面的包覆层；所述包覆层包括化学式为na5+u/2y1-u/2pusi4-uo12且为n5型微晶玻璃结构的纳米颗粒，0＜u≤0.3；所述正极活性颗粒的化学式为nani(1-x-y-z)mnxfeyazo2，0＜x≤0.5，0＜y≤0.5，0≤z≤0.5， a为cu、zn、al、mg、li、b、ca、ti、nb、mo中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的钠离子电池用正极材料，其特征在于，所述纳米颗粒在正极材料中的重量含量百分比为0.5%~3.0%。
3.根据权利要求1或2所述的钠离子电池用正极材料，其特征在于，所述包覆层的厚度为10~100nm；所述纳米颗粒的粒径d50为10~50nm。
4.根据权利要求1所述的钠离子电池用正极材料，其特征在于，所述纳米颗粒的化学式中u的取值为0.05~0.25。
5.根据权利要求1所述的钠...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟世昌，赵文文，董思晓，贾玲，王娟，
申请(专利权)人：上海兆钠新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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