【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，具体涉及一种锰酸钠正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池技术成熟，但是因锂资源相对缺乏，且分布不均匀，影响锂离子电池的持续开发和利用。钠离子电池因钠资源丰富且分布广泛，受到了广泛的关注和研究，最具潜力可以替代锂离子电池。电池中的正极材料对电池的性能起着决定性的作用，现有的钠离子电池正极由于其自身性能的缘故，在容量方面无法和锂离子电池正极竞争(目前市面上成熟的钠离子电池正极的容量一般150mah/g，而成熟的锂离子电池正极的容量在200mah/g以上)。由于原材料大量使用氧化镍，钠离子电池正极材料的比容量、倍率性能和循环性能较低，无法展现其性价比的优势。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有的钠离子电池正极材料的比容量、倍率性能和循环性能较低的缺陷，从而提供一种锰酸钠正极材料及其制备方法和应用。
2、本专利技术提供一种锰酸钠正极材料，所述锰酸钠正极材料的化学通式为naxtikwzmn1-z-ko2，其中，0.9≤x≤1，0<z≤0.03，0.01<k≤0.05；
3、所述锰酸钠正极材料中包括o’3相锰酸钠。
4、可选的，所述锰酸钠正极材料中的o’3相锰酸钠含量为60％-90％。
5、可选的，所述锰酸钠正极材料中还包括p2相锰酸钠。
6、优选的，所述锰酸钠正极材料还包括外掺杂元素m；
7、所述锰酸钠正极材料的化学通式为naxtikmyw
8、外掺杂元素m选自al、ca、sn、sb、mo、li、cu、k、zn、mg中的至少一种。
9、本专利技术提供一种上述所述锰酸钠正极材料的制备方法，包括如下步骤：
10、按化学计量比称取钠源、钛源、钨源和锰源混合，经第一煅烧、第二煅烧，得到所述锰酸钠正极材料。
11、优选的，所述钠源选自草酸钠、氢氧化钠、碳酸钠中的至少一种；
12、所述钛源选自二氧化钛、硫酸钛、草酸钛中的至少一种；
13、所述锰源选自乙酸锰、氧化锰、二氧化锰、硝酸锰、硫酸锰、三氧化二锰中的至少一种；
14、所述钨源选自仲钨酸铵、钨酸铵、偏钨酸铵、三氧化钨中的至少一种。
15、优选的，按化学计量比称取钠源、钛源、钨源和锰源混合时，还包括加入外掺杂元素化合物的步骤；
16、所述外掺杂元素化合物选自cao、caco3、ca(oh)2、k2co3、koh、li2co3、koh、mgo、mgso4、sno2、sb2o5、moo3、(nh4)2moo4、cuo、cuso4、cu(no3)2、zno、zn(no3)2、al2o3、alooh中的至少一种。
17、优选的，所述第一煅烧温度为600-800℃，第一煅烧时间为2-5h；
18、可选的，所述第一煅烧在空气或氧气氛围下进行。
19、可选的，所述第一煅烧温度为800℃，第一煅烧时间为4h。
20、优选的，所述第二煅烧温度为900-1100℃，第二煅烧时间为9-12h；
21、可选的，所述第二煅烧在空气或氧气氛围下进行。
22、可选的，所述第二煅烧温度为1000℃，第二煅烧时间为10h。
23、优选的，所述混合时间为5-20min；
24、所述第二煅烧结束后还包括冷却的步骤。
25、优选的，所述第一煅烧的升温速率为1-10℃；
26、所述第二煅烧的升温速率为1-10℃。
27、本专利技术还提供一种上述所述的锰酸钠正极材料或上述所述制备方法制备得到的锰酸钠正极材料在钠离子电池中的应用。
28、本专利技术技术方案，具有如下优点：
29、1、本专利技术提供的锰酸钠正极材料，所述锰酸钠正极材料的化学通式为naxtikwzmn1-z-ko2，其中，0.9≤x≤1，0<z≤0.01，0.01<k≤0.04。所述锰酸钠正极材料中包括o’3相锰酸钠。本专利技术的锰酸钠正极材料中包括特定含量的ti、w与na、mn进行相互配合，形成稳定的o’3相锰酸钠，有利于正极材料容量的发挥。本专利技术特定的锰酸钠正极材料具有比容量高、倍率性能高、循环性能高的优点。
30、2、本专利技术供的锰酸钠正极材料，所述锰酸钠正极材料还包括外掺杂元素m；所述锰酸钠正极材料的化学通式为naxtikmywzmn1-z-y-ko2，其中，0.9≤x≤1，0<z≤0.03，0<y≤0.05，0.01<k≤0.05；外掺杂元素m选自al、ca、sn、sb、mo、li、cu、k、zn、mg中的至少一种。本专利技术通过外加金属元素，有助于进一步提高正极材料的比容量及循环性能。
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1.一种锰酸钠正极材料，其特征在于，所述锰酸钠正极材料的化学通式为NaxTikWzMn1-z-kO2，其中，0.9≤x≤1，0<z≤0.03，0.01<k≤0.05；
2.根据权利要求1所述锰酸钠正极材料，其特征在于，所述锰酸钠正极材料还包括外掺杂元素M；
3.一种权利要求1或2所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源选自草酸钠、氢氧化钠、碳酸钠中的至少一种；
5.根据权利要求3或4所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，按化学计量比称取钠源、钛源、钨源和锰源混合时，还包括加入外掺杂元素化合物的步骤；
6.根据权利要求3-5任一项所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一煅烧温度为600-800℃，第一煅烧时间为2-5h；
7.根据权利要求3-6任一项所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述第二煅烧温度为900-1100℃，第二煅烧时间为8-15h；
8.根据权利要求3-7任一项所述锰
9.根据权利要求3-8任一项所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一煅烧的升温速率为1-10℃；
10.权利要求1或2所述的锰酸钠正极材料或3-9任一项所述制备方法制备得到的锰酸钠正极材料在钠离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种锰酸钠正极材料，其特征在于，所述锰酸钠正极材料的化学通式为naxtikwzmn1-z-ko2，其中，0.9≤x≤1，0<z≤0.03，0.01<k≤0.05；
2.根据权利要求1所述锰酸钠正极材料，其特征在于，所述锰酸钠正极材料还包括外掺杂元素m；
3.一种权利要求1或2所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源选自草酸钠、氢氧化钠、碳酸钠中的至少一种；
5.根据权利要求3或4所述锰酸钠正极材料的制备方法，其特征在于，按化学计量比称取钠源、钛源、钨源和锰源混合时，还包括加入外掺杂元素化合物的步骤；...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张志力，陈玉君，施杨，邢利生，汪浩波，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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