【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及储能、特别是钠离子二次电池领域，具体地，本专利技术涉及一种层状氧化物正极材料、其制备方法、包括其的正极组合物、包括所述正极组合物的钠离子二次电池以及所述钠离子二次电池的用途。
技术介绍
1、近年来，锂离子二次电池在新能源领域发展势头强劲，但锂资源储量低以及分布不均匀等特点制约了锂离子二次电池在电网储能和电动汽车等产业中的发展。作为锂离子二次电池的“平替”，钠离子二次电池具有多种优势，例如资源丰富、分布均匀、成本较低(理论上可低至每瓦时0.2~0.4元)等。随着新能源行业的竞争愈发激烈，人们对成本较低的钠离子二次电池的关注日益增多。正极材料作为钠离子二次电池的重要组成，其成本是决定二次电池成本的重要部分。另一方面，人们对二次电池的性能例如初始放电比容量、倍率性能和循环性能的要求越来越高。因此制备高性能低成本的正极材料势在必行。
2、鉴于上述问题，本领域技术人员需要开发出一种新的钠离子二次电池正极材料，其具备较高的初始放电比容量、良好的倍率性能和循环性能，并且具备成本优势。
技术实现思路
1、本专利技术是鉴于现有技术中存在的上述问题而作出的。
2、在第一方面中，本专利技术涉及一种层状氧化物正极材料，其通式为：
3、naa(cubti1-b)x(nicmn1-c)ym1-x-yod
4、其中0.65≤a≤1.00，优选0.75≤a≤1.00，优选0.80≤a≤1.00，更优选0.95≤a≤1.00；0.45≤b≤0.55
5、其中0.28≤bx+cy≤0.50，优选0.40≤bx+cy≤0.50，更优选0.44≤bx+cy≤0.50，
6、其中所述层状氧化物正极材料的xrd谱图中没有氧化铜杂峰和氧化镍杂峰；
7、所述层状氧化物正极材料的球形度φ≥0.85；以及
8、其中基于所述层状氧化物正极材料的总重量计，所述层状氧化物正极材料的残碱含量≤0.65%，优选≤0.50%，更优选≤0.30%。
9、本专利技术通过调控钠离子二次电池正极材料的组成以及组成元素的化学计量关系例如cu和ti总含量、ni和mn总含量、cu或ti相对于cu+ti的比例关系(或者cu与ti的比例关系)、ni或mn相对于ni+mn的比例关系(或者ni与mn的比例关系)、cu和ni总含量，以及该层状氧化物正极材料的球形度，成功制得了具备优异的初始放电比容量、倍率性能和循环性能，且成本较低的层状氧化物正极材料。本专利技术制得的层状氧化物正极材料组成均匀，产物的xrd谱图中没有cuo、nio等的杂峰，并且本专利技术制得的层状氧化物正极材料中，残碱含量较低，有利于改善层状氧化物正极材料的电化学性能。此外，专利技术人在研究后还发现，通过进一步调控cu/ni和/或cu/mn的比例关系、各元素的含量等，可以进一步改善初始放电比容量、倍率性能或循环性能，从而有利于更好地满足市场需求。
10、在第二方面中，本专利技术涉及一种制备根据本专利技术第一方面所述的层状氧化物正极材料的方法，其包括以下步骤：
11、(1) 提供ni/mn的摩尔比满足c/(1-c)的如下nimn前驱体：其球形度为φ≥0.90，体积平均粒径dv50为3.0-15.0µm，其中c具有上文所限定的含义；
12、(2) 进行以下中的任一项：
13、(i) 将钠源、所述nimn前驱体、铜源、钛源、以及任选的m源混合均匀，并且在800-950℃下烧结15-25小时，任选地冷却、粉碎；
14、(ii) 将钠源、所述nimn前驱体、铜源、钛源、以及任选的m源的一部分混合均匀，并且在800-950℃下烧结15-25小时，将所得产物冷却、粉碎，然后添加任选的m源的剩余部分、混合均匀，并且再次在800-950℃下烧结15-25小时，任选地冷却、粉碎；或
15、(iii) 将钠源、所述nimn前驱体、铜源、钛源、以及任选的m源混合均匀，并且在800-950℃下烧结15-25小时，将所得产物冷却、粉碎，并且再次在800-950℃下烧结15-25小时，任选地冷却、粉碎，
16、其中na、ni、mn、cu、ti和任选的m符合上文中限定的化学计量比，以及其中所述nimn前驱体的体积平均粒径dv50≥2×(所述铜源、所述钛源和所述m源中最大的体积平均粒径dv50)。
17、本专利技术的制备方法使用具备较高球形度的nimn前驱体，然后与na、cu、ti和任选的掺杂元素m的源混合，并控制nimn前驱体与cu、ti和任选的掺杂元素m的源的体积平均粒径的比例关系，以及烧结过程的温度和时间等条件，成功制得了具备优异的初始放电比容量、倍率性能和循环性能的钠离子二次电池正极材料。本专利技术的制备方法操作简便，原料来源广泛，具备成本优势。
18、在第三方面中，本专利技术涉及一种正极组合物，其包括根据本专利技术第一方面所述的层状氧化物正极材料。
19、在第四方面中，本专利技术涉及一种钠离子二次电池，其包括根据本专利技术第三方面所述的正极组合物。
20、在第五方面中，本专利技术涉及本专利技术的第四方面的钠离子二次电池在用于太阳能发电、风力发电、智能电网调峰、分布电站、后备电源或通信基站的储能设备中的用途。
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1.一种层状氧化物正极材料，其通式为：
2.根据权利要求1所述的层状氧化物正极材料，其中bx/cy在0.010-0.350、优选0.010-0.320、更优选0.010-0.260的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的层状氧化物正极材料，其中0.005≤bx/(1-c)y≤0.300，优选0.010≤bx/(1-c)y≤0.260。
4.根据权利要求1-3任一项所述的层状氧化物正极材料，其中满足以下中的一个或多个：
5.根据权利要求1至4任一项所述的层状氧化物正极材料，其中所述层状氧化物正极材料的振实密度在1.80-2.10 g/cm3、优选1.90-2.10 g/cm3的范围内。
6.根据权利要求1至5任一项所述的层状氧化物正极材料，其中所述层状氧化物正极材料的球形度Φ≥0.90。
7.根据权利要求1至6任一项所述的层状氧化物正极材料，其中所述层状氧化物正极材料的体积平均粒径Dv50在3.0-15.0μm、优选4.0-14.0μm、更优选6.0-8.0μm的范围内。
8.根据权利要求1至7任一
9.制备根据权利要求1至8任一项所述的层状氧化物正极材料的方法，其包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其中满足如下的一个或多个：
11.根据权利要求9-10任一项所述的方法，其中
12.正极组合物，其为钠离子二次电池用正极组合物，其包括根据权利要求1至8任一项所述的正极材料。
13.钠离子二次电池，其包括根据权利要求12所述的正极组合物。
14.如权利要求13所述的钠离子二次电池在用于太阳能发电、风力发电、智能电网调峰、分布电站、后备电源或通信基站的储能设备中的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种层状氧化物正极材料，其通式为：
2.根据权利要求1所述的层状氧化物正极材料，其中bx/cy在0.010-0.350、优选0.010-0.320、更优选0.010-0.260的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的层状氧化物正极材料，其中0.005≤bx/(1-c)y≤0.300，优选0.010≤bx/(1-c)y≤0.260。
4.根据权利要求1-3任一项所述的层状氧化物正极材料，其中满足以下中的一个或多个：
5.根据权利要求1至4任一项所述的层状氧化物正极材料，其中所述层状氧化物正极材料的振实密度在1.80-2.10 g/cm3、优选1.90-2.10 g/cm3的范围内。
6.根据权利要求1至5任一项所述的层状氧化物正极材料，其中所述层状氧化物正极材料的球形度φ≥0.90。
7.根据权利要求1至6任一项所述的层状氧化物正极材料，其中所述层...
【专利技术属性】
技术研发人员：武凯利，陈森，王建鑫，戚兴国，李树军，
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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