【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，尤其涉及一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料及其制备方法。
技术介绍
1、层状氧化物(naxtmo2)是一种具有潜在应用前景的钠离子电池正极材料。这种材料具有较高的能量密度和良好的循环性能，被认为是未来新能源领域的重要组成部分。
2、在国家大力倡导和支持新能源的背景下，绿色出行和低碳环保成为社会和经济可持续发展的重要保障。层状氧化物作为一种钠离子电池正极材料，可以用来替代传统的锂离子电池，从而减少对有限的锂资源的依赖。此外，层状氧化物还具有成本低、制备简单、环境友好等优点，使其成为新能源领域中的一种极具光明前景的材料。未来，随着新能源技术的不断发展，层状氧化物作为一种优秀的钠离子电池正极材料，将会在新能源领域中得到更广泛的应用和推广。同时，对于社会和经济可持续发展而言，层状氧化物的应用将进一步推动绿色出行和低碳环保的实现。
3、然而，层状氧化物在高温烧结过程中，表面会形成na+层，致使物料具有较高的ph及残碱，在与电解液接触时会发生诸多副反应，产生氟化氢、一氧化碳、二氧化碳、三氟氧化磷等气体，降低了电芯的使用寿命，并且大大地增加了电芯在使用过程中的安全隐患。
4、由于naxtmo2材料中na+离子半径较大(r＝0.113nm)，在高温环境中很难将na+完全烧入到材料晶格内部中，这也使得其ph以及表面的残碱过高，正极材料的电子电导率和颗粒内部的本征电导率也会受到影响，当注液化成完成后，正极材料与电解液发生副反应，产生气体，影响电芯的使用寿命和安全问题，限制了电芯的实际应
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料及其制备方法，通过高温烧结在层状钠电材料内部掺入高价态的ti4+和ca2+，提高na+烧入材料晶格内部的程度，降低材料表面的残钠。
2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术提供一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料，所述层状正极活性材料的分子式为naxni0.25fe0.30mn0.30ti0.10ca0.05o2；
4、其中，0.7<x<1。
5、第二方面，本专利技术还提供了一种本专利技术第一方面的实施例提供的低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
6、s1：将钠源、三元前驱体、钛源以及钙源加入到高速混合机中进行混合搅拌处理，制备混合物料；
7、s2：使用球磨机对混合物料球磨，球磨后的混合物料倒入匣钵中，移入气氛炉中，在氧气气氛下进行烧结处理，烧结后降温，制备得烧结产物；
8、s3：将烧结产物倒入破碎机中破碎，破碎后过筛，使用永磁除铁棒对过筛后的烧结产物除杂，除杂后使用气流粉碎机破碎后即可得层状正极活性材料。
9、进一步地，步骤s1中，混合搅拌处理的具体流程为：将钠源、三元前驱体、钛源以及钙源加入到高速混合机中，先以300r/min的转速混合搅拌10min，再以700r/min的转速混合搅拌20min，制备混合物料。
10、进一步地，步骤s1中，步骤s1中，钠源、三元前驱体、钛源以及钙源的摩尔比为(0.6-1.0)：(0.6-2.0)：(0.1-1.0)：(0.10-1.0)。
11、进一步地，所述钠源包括碳酸钠、硝酸钠、碳酸氢钠、草酸钠或醋酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
12、进一步地，所述三元前驱体为乐普生产的型号为lpxs-nfm-1201的镍铁锰三元前驱体。
13、进一步地，所述钛源包括钛的氧化物、钛的氢氧化物或钛的碳酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
14、进一步地，所述钙源包括碳酸钙、氢氧化钙、碳酸氢钙或氧化钙中的任意一种或至少两种的组合。
15、进一步地，步骤s2中，烧结处理过程中，烧结温度为500-900℃，烧结时间为10-20h。
16、进一步地，步骤s3中，过筛筛孔不小于300目。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、1、本专利技术提供一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料及其制备方法，通过高温烧结在层状钠电材料内部掺入高价态的ti4+和ca2+，提高na+烧入材料晶格内部的程度，降低材料表面的残钠。
19、2、采用高温固相法进行烧结，在烧结过程中，一部分钛源、钙源包覆在材料表面，改变材料表面的微观结构，不仅使得na+烧入材料晶格内部的程度增加，有效减少na+在材料表面的残留，而且能够有效增强材料不被电解液腐蚀。
20、3、本专利技术通过在烧结过程中，一部分ti4+掺入到材料晶格中，占据原有的铁的位点，提高材料的电导率，有提容的效果；一部分ca2+掺入到晶格内部之后占据体相中na+的位点，降低材料的电子带隙，提升材料的导电性，抑制能垒，促进na+的脱出嵌入速率。
21、4、通过在层状氧化物内部掺杂ti4+和ca2+，降低材料的电子带隙，抑制能垒，增大材料的晶格常数，提高材料的电导率的同时，也提高了材料的na+的烧进晶体内部的程度。
22、5、通过在层状氧化物烧结过程中加入ti4+和ca2+，创造性的利用了未掺进材料内部的ti4+和ca2+，在物料的表面形成一层特殊的包覆层，有效保护正极材料的同时，还降低了物料的ph，抑制材料与电解液间的副反应，减少产气。
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1.一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料，其特征在于，所述层状正极活性材料的分子式为NaxNi0.25Fe0.30Mn0.30Ti0.10Ca0.05O2；
2.一种权利要求1所述的低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，混合搅拌处理的具体流程为：将钠源、三元前驱体、钛源以及钙源加入到高速混合机中，先以300r/min的转速混合搅拌10min，再以700r/min的转速混合搅拌20min，制备混合物料。
4.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，钠源、三元前驱体、钛源以及钙源的摩尔比为(0.6-1.0)：(0.6-2.0)：(0.1-1.0)：(0.10-1.0)。
5.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述钠源包括碳酸钠、硝酸钠、碳酸氢钠、草酸钠或醋酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
6.
7.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述钛源包括钛的氧化物、钛的氢氧化物或钛的碳酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述钙源包括碳酸钙、氢氧化钙、碳酸氢钙或氧化钙中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，烧结处理过程中，烧结温度为500-900℃，烧结时间为10-20h。
10.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，过筛筛孔不小于300目。
...【技术特征摘要】
1.一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料，其特征在于，所述层状正极活性材料的分子式为naxni0.25fe0.30mn0.30ti0.10ca0.05o2；
2.一种权利要求1所述的低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，混合搅拌处理的具体流程为：将钠源、三元前驱体、钛源以及钙源加入到高速混合机中，先以300r/min的转速混合搅拌10min，再以700r/min的转速混合搅拌20min，制备混合物料。
4.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，钠源、三元前驱体、钛源以及钙源的摩尔比为(0.6-1.0)：(0.6-2.0)：(0.1-1.0)：(0.10-1.0)。
5.根据权利要求2所述的一种低残碱钠离子电池层状正极活性材料的制备方法，其特征在于，所述钠源包括碳...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁冲，汪贤磊，王东，尤伟，
申请(专利权)人：安徽吉厚智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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