【技术实现步骤摘要】
本公开属于电池材料领域，具体涉及一种钠离子电池正极材料及其制备方法和用途。
技术介绍
1、锂离子电池因其能量密度高、倍率性能好、自放电率低等优点，占据着动力电池的核心位置。随着新能源汽车行业发展迅速，锂资源面临供应紧张，而与锂元素属于同一主族的钠元素，因其物化性质与锂元素相似，且地壳含量丰富，价格低廉，现正在成为锂离子电池的有益补充。相比于其它钠离子正极材料，钠离子层状材料理论比容量相对较高，但存在导电性差、结构稳定性差等问题，导致其倍率性能和循环性能较差，同时，易受空气环境的影响，材料的残碱较高，在低温下，钠离子正极材料的扩散动力学性能下降，固体电解质界面异常生长，反应过程恶化，离子和电子的传输速率下降，导致低温倍率性能变差，以上问题均严重限制了钠离子电池的发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种钠离子电池正极材料及其制备方法和用途，本专利技术提供的钠离子电池正极材料稳定性高，材料表面残碱低，容量高，具备优异的倍率性能和循环性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种钠离子电池正极材料的制备方法，其中，该方法包括：
3、s1、将镍铁锰前驱体、钠源和掺杂剂混合，得到混合物料，然后进行第一烧结处理，得到第一粉体；
4、s2、将所述第一粉体、碳氮源和第一溶剂混合，进行第一热处理，然后进行第二烧结处理，得到第二粉体；
5、s3、将所述第二粉体、包覆剂和第二溶剂混合，进行第二热处理，然后进行第三烧结处理，得到钠离子电池
6、可选地，步骤s1中，所述钠源中钠元素与所述镍铁锰前驱体中（ni+fe+mn）的总摩尔比为（0.90~1.09）：1；
7、所述掺杂剂中掺杂元素的加入量为所述混合物料的0.4~1.2wt%。
8、可选地，步骤s2中，所述碳氮源与所述第一粉体的质量比为（0.001~0.02）：1；
9、所述第一溶剂的加入量与所述第一粉体的质量比为（4~8）：1。
10、可选地，步骤s3中，所述包覆剂中包覆元素的加入量为所述第二粉体的0.20~1.5wt%；
11、所述第二溶剂的加入量与所述第二粉体的质量比为（6~10）：1。
12、可选地，所述钠源选自碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、草酸钠、磷酸钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或几种；
13、所述碳氮源选自聚乙烯吡咯烷酮、酰胺类、聚苯胺、多巴胺和氨基酸中的一种或几种；
14、所述掺杂剂选自包含掺杂元素的化合物；所述掺杂元素选自zr、ti、mo、y、ce、la、al、w、nb和mg中的一种或几种；
15、所述包覆剂选自包含包覆元素的化合物；所述包覆元素选自si、al、ti、mg、ce、la、b、co和zr中的一种或几种；
16、所述第一溶剂和所述第二溶剂分别选自无水乙醇和/或异丙醇。
17、可选地，步骤s1中，所述第一烧结处理的条件包括：在空气或氧气气氛下，以2~6℃/min升温至500~600℃，然后以1~4℃/min升温至850~1100℃，烧结时间为6~16h；
18、所述第二烧结处理的条件包括：烧结温度为700~850℃，烧结时间为2~8h；
19、所述第三烧结处理的条件包括：烧结温度为300~700℃，烧结时间为4~10h；
20、所述第二烧结处理和所述第三烧结处理在惰性气氛下进行，所述惰性气氛选自氮气、氩气和氦气中的一种或几种；
21、所述第一热处理在回流装置中进行，所述第一热处理的温度为80~120℃，所述第一热处理的时间为0.5~8h；
22、所述第二热处理在回流装置中进行，所述第二热处理温度为80~120℃，所述第二热处理的时间为0.5~8h。
23、可选地，该方法还包括，在所述第一烧结处理完成后，冷却至10~30℃后进行粉碎过筛，所述第一粉体的d50粒径为5~10μm；
24、在所述第二烧结处理完成后，进行粉碎过筛，所述第二粉体的d50粒径为6~9μm；
25、在所述第三烧结处理完成后，进行粉碎过筛，所述钠离子电池正极材料的d50粒径为6~9μm。
26、可选地，所述镍铁锰前驱体的化学式如式（i）所示：niafebmncm(1-a-b-c)(oh)2（i），其中，0.10≤a＜1.0，b＞0，c＞0，0≤1-a-b-c≤0.15；
27、m选自mg、co、zn、sr、al、cu、ti、y、la、ce、pr、nd、v和cr中的一种或几种。
28、本专利技术第二方面提供采用本专利技术第一方面所述的方法制备的钠离子电池正极材料，其中，所述钠离子电池正极材料的化学式如式（ii）所示：naβnixfeymnzm(1-x-y-z)o2（ii），其中，0.90≤β≤1.09，0.10≤x＜1.0，y＞0，z＞0，0≤1-x-y-z≤0.15。
29、本专利技术第三方面提供本专利技术第二方面所述的钠离子电池正极材料在钠离子电池中的用途。
30、通过上述技术方案，本专利技术通过将镍铁锰前驱体、钠源和掺杂剂混合，然后经过高温烧结处理，得到第一粉体，之后分别进行碳氮元素和包覆元素的包覆。本专利技术提供的方法中碳元素的包覆，可以在材料的表面形成一层均匀的导电网络，使得材料的倍率性能得到提升，还可以在一定程度上抑制材料在充放电过程中的体积变化，提高材料的稳定性，同时碳包覆层中含有的氮元素，可以稳定材料中的不稳定活性氧，降低不稳定活性氧的数量，减少氧损失；同时，在材料表面进行包覆元素的包覆，一方面，包覆剂能够抑制材料的不可逆相变，改善材料的表面性能，提升钠离子的扩散速率，进一步提升材料的倍率性能，另一方面，包覆层减少了材料与电解液的接触，有效减少副反应的发生，提高材料的稳定性和循环性能，使得本专利技术制备的钠离子电池正极材料在常温或低温条件下均具备优异的倍率性能和循环性能。
31、本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种钠离子电池正极材料的制备方法，其中，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S1中，所述钠源中钠元素与所述镍铁锰前驱体中（Ni+Fe+Mn）的总摩尔比为（0.90~1.09）：1；
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S2中，所述碳氮源与所述第一粉体的质量比为（0.001~0.02）：1；
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S3中，所述包覆剂中包覆元素的加入量为所述第二粉体的0.20~1.5wt%；
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钠源选自碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、草酸钠、磷酸钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或几种；
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S1中，所述第一烧结处理的条件包括：在空气或氧气气氛下，以2~6℃/min升温至500~600℃，然后以1~4℃/min升温至850~1100℃，烧结时间为6~16h；
7.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括，在所述第一烧结处理完成后，冷却至10~30℃后进行粉碎过筛，所述第一粉体的D50粒径为5~10μm；
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述镍铁锰前驱体的化学式如式（I）所示：NiaFebMncM(1-a-b-c)(OH)2（I），其中，0.10≤a＜1.0，b＞0，c＞0，0≤1-a-b-c≤0.15；
9.采用权利要求1~8中任意一项所述的方法制备的钠离子电池正极材料，其中，所述钠离子电池正极材料的化学式如式（II）所示：NaβNixFeyMnzM(1-x-y-z)O2（II），其中，0.90≤β≤1.09，0.10≤x＜1.0，y＞0，z＞0，0≤1-x-y-z≤0.15。
10.权利要求9所述的钠离子电池正极材料在钠离子电池中的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料的制备方法，其中，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s1中，所述钠源中钠元素与所述镍铁锰前驱体中（ni+fe+mn）的总摩尔比为（0.90~1.09）：1；
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s2中，所述碳氮源与所述第一粉体的质量比为（0.001~0.02）：1；
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s3中，所述包覆剂中包覆元素的加入量为所述第二粉体的0.20~1.5wt%；
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钠源选自碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、草酸钠、磷酸钠、醋酸钠和柠檬酸钠中的一种或几种；
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤s1中，所述第一烧结处理的条件包括：在空气或氧气气氛下，以2~6℃/min升温至500~600℃，然后以1~4℃/min升温至85...
【专利技术属性】
技术研发人员：马宝华，张伟，杨李娜，刘会，赵岩，王海峰，房祥翠，朴海兰，
申请(专利权)人：山东友邦科思茂新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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