【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，具体来说涉及一种高容量钠离子电池层状正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂离子电池具有能量密度较高、功率密度高、工作电压高和循环性能好等优点，被广泛应用于便携式电子设备上，但是锂资源在地壳中的储量很少，在地域上存在分布不均匀的问题，导致成本逐年上升，限制了其在大规模电力存储领域的应用。钠离子电池具有与锂离子电池相似的充放电机理，且钠离子与锂离子具有非常接近的物理和化学特性，最重要的是钠资源非常丰富且分布广泛，所以发展钠离子电池技术对于大规模电力储存系统具有积极的促进意义。在降低成本的同时，钠离子电池还具有较高的比能量密度、优秀的能量转换效率和较长的充放电循环寿命，这为逐步取代铅酸电池的使用提供了契机。正极材料作为钠离子电池至关重要的功能组成部分，对钠离子电池的性能有着重要影响。目前主流的正极材料中，层状过渡金属氧化物由于较高的平均电压、高比容量和易于合成等特性，被认为是最具前景的钠离子电池正极材料之一。层状过渡金属氧化物分为p2、o3等晶型，相对于p2型材料，o3型材料具有容量高的优点。o3型镍锰铁基层状氧化物由于其较高的容量而受到广泛关注，但是，循环过程中由于钠的脱嵌和ni、fe等活性元素的变价，引发钠层或过渡金属层的晶格畸变、晶格析氧、元素混排，导致循环稳定性不理想。此外，目前钠离子电池正极材料还存在首次库伦效率低的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高容量钠离子电池层状正极材料的制备方法，所述制备方法采用
2、本专利技术的另一目的在于提供上述制备方法获得的高容量钠离子电池层状正极材料。
3、本专利技术的另一目的在于提供上述高容量钠离子电池层状正极材料在钠离子电池中的应用，由本专利技术的高容量钠离子电池层状正极材料制备钠离子电池，抑制钠离子电池的容量衰减，提高循环稳定性和首圈库伦效率。
4、本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
5、一种高容量钠离子电池层状正极材料的制备方法，包括以下步骤：
6、s1，将钠源、镍源、铁源、锰源、铝源和锑源混合至均匀，得到前驱体粉体，其中，按物质的量份数计，钠源中钠、镍源中镍、铁源中铁、锰源中锰、铝源中铝和锑源中锑的比为（0.88~1）：0.35：0.2：0.4：0.025：0.025；
7、在s1中，所述钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠、醋酸钠、草酸钠和柠檬酸钠中的一种或几种的混合物。
8、在s1中，所述镍源为镍的氧化物、镍的氯化物、镍的硝酸盐、镍的硫酸盐、镍的碳酸盐、镍的醋酸盐、镍的草酸盐和镍的柠檬酸盐中的一种或几种的混合物。
9、在s1中，铁源为铁的氧化物、铁的氯化物、铁的硝酸盐、铁的硫酸盐、铁的碳酸盐、铁的醋酸盐、铁的草酸盐和铁的柠檬酸盐中的一种或几种的混合物。
10、在s1中，锰源为锰的氧化物、锰的氯化物、锰的硝酸盐、锰的硫酸盐、锰的碳酸盐、锰的醋酸盐、锰的草酸盐和锰的柠檬酸盐中的一种或几种的混合物。
11、在s1中，铝源为铝的氧化物、铝的氯化物、铝的硝酸盐、铝的硫酸盐、铝的碳酸盐、铝的醋酸盐、铝的草酸盐和铝的柠檬酸盐中的一种或几种的混合物。
12、在s1中，锑源为锑的氧化物、锑的氯化物、锑的硝酸盐、锑的硫酸盐、锑的碳酸盐、锑的醋酸盐、锑的草酸盐和锑的柠檬酸盐中的一种或几种的混合物。
13、在s1中，将钠源、镍源、铁源、锰源、铝源和锑源混合至均匀的方法为干式混合法、喷雾干燥法、溶胶凝胶法和共沉淀法中的一种。
14、在上述技术方案中，所述干式混合法为：将钠源、镍源、铁源、锰源、铝源和锑源混合，以1000~1400 rpm的转速球磨1~2小时至均匀，得到前驱体粉体。
15、s2，将所述前驱体粉体于600~1200℃烧结6~24 h，得到高容量钠离子电池层状正极材料，由所述高容量钠离子电池层状正极材料制备所得钠离子电池在1c电流密度下，首圈放电比容量为164mah g-1，容量保持率最高达82%。
16、在s2中，升温至600~1200℃的速率为3~5 ℃/min。
17、上述制备方法获得的高容量钠离子电池层状正极材料。
18、上述高容量钠离子电池层状正极材料在钠离子电池中的应用。
19、在上述技术方案中，所述钠离子电池在1c电流密度下，首圈放电比容量为164mahg-1，循环100圈后的放电比容量为134.5mah g-1，容量保持率为82%。
20、在上述技术方案中，所述钠离子电池包括液态钠离子电池和固态钠离子电池。
21、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
22、本专利技术采用al和sb协同掺杂，取代高容量钠离子电池层状正极材料中的活性元素和非活性元素，其中al掺杂取代活性元素fe，sb掺杂取代非活性元素mn，有效抑制高容量钠离子电池层状正极材料在电化学反应中的不利相变，提高钠离子电池的可逆容量，优化了钠离子电池的循环稳定性和首圈库伦效率，所得到的钠离子电池具有高的首圈库伦效率（最优为94%）和优异的循环稳定性（循环100圈后，容量保持率最优为82%）。
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1.一种高容量钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S1中，将钠源、镍源、铁源、锰源、铝源和锑源混合至均匀的方法为干式混合法、喷雾干燥法、溶胶凝胶法和共沉淀法中的一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干式混合法为：将钠源、镍源、铁源、锰源、铝源和锑源混合，以1000~1400 rpm的转速球磨1~2小时至均匀，得到前驱体粉体。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在S2中，升温至600~1200℃的速率为3~5 ℃/min。
5.如权利要求1~4任意一项所述制备方法获得的高容量钠离子电池层状正极材料。
6.如权利要求5所述的高容量钠离子电池层状正极材料在钠离子电池中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，在1C电流密度下，钠离子电池的首圈放电比容量为164mAh g-1，循环100圈后的放电比容量为134.5mAh g-1，容量保持率为82%。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于
...【技术特征摘要】
1.一种高容量钠离子电池层状正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在s1中，将钠源、镍源、铁源、锰源、铝源和锑源混合至均匀的方法为干式混合法、喷雾干燥法、溶胶凝胶法和共沉淀法中的一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干式混合法为：将钠源、镍源、铁源、锰源、铝源和锑源混合，以1000~1400 rpm的转速球磨1~2小时至均匀，得到前驱体粉体。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在s2中，升温至600~1200℃的速率为3~5 ℃/min。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：董辰龙，毛智勇，宋亚东，陈静静，王欣欣，王达健，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：
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