【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于p2/o3双相复合结构钠离子电池正极材料，具体涉及一种p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、工业的发展和化石燃料的消耗导致了能源危机，最终推动了对高效储能设备的需求。化石燃料的消耗释放出二氧化碳等温室气体，导致气候变化、荒漠化和全球变暖。此外，化石燃料资源（煤、石油和天然气）正在逐渐减少。因此，利用太阳能、水力、风能等清洁或可再生能源开发环保、可持续的储能设备已经刻不容缓，因为这些资源具有成本效益和可持续性。这些能源也取决于环境条件，如温度、地点和季节。因此，需要将具有优越稳定性和容量的储能设备集成在一起。因此，可充电/二次电池由于具有灵活的响应时间、高能量密度、较长寿命周期、无公害工作、高效率和便携性，将成为最佳储能设备的关键角色。锂离子电池（lib）因其优异的能量密度（ed）、功率密度（pd）、效率、稳定的容量、低自放电、重量轻、寿命长而成为电子和便携式设备（笔记本电脑、手机、平板电脑、摄像机等）的必要组成部分。但是锂资源分布不均且储量有限，且随着消耗量的增加，锂的成本逐渐增加，因此大规模储能锂离子电池必然会受到限制。
2、因此，在储能领域需要寻找一种补充甚至替代锂离子电池的二次电池体系。由于钠离子与锂离子位于同一主族，化学性质较为接近，并且钠在地球上的储量丰富且地域分布均匀，成本较低，所以发展钠离子二次电池作为大规模储能设备是一个替换选择。
3、cn116314659a的专利文献公开了一种混合相结构的层状氧化物及其制备方法和应用，通过在o3相材料表面
4、cn117976884a的专利文献公开了一种核壳结构钠离子电池正极材料及其制备方法与应用，核壳结构钠离子电池正极材料包括内核、外壳以及内核和外壳之间的过渡层；内核包括o3相正极材料，外壳包括p2相正极材料，过渡层包括p2-o3混相正极材料。核壳结构钠离子电池正极材料通过采用o3相材料为内核，然后依次包覆p2-o3混相正极材料和p2相材料，通过p2-o3混合相包覆层的过渡，不仅使材料具备p2相和o3相材料的优势，还能防止材料充放电过程中由于p2及o3相晶格膨胀系数不一致导致的包覆层脱落以及正极材料开裂等问题。但是该专利技术中核壳结构钠离子电池正极材料含有p2-o3混相正极材料过渡层，使得制备工艺相对复杂。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供了一种p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料及其制备方法，该方法制备的钠离子电池正极材料容量较高、循环使用性能优异、倍率性能较好，同时制备方法简单，提升了正极材料的综合性能以及应用潜力。基于该正极材料制备的钠离子二次电池首周效率较高、循环使用性能优异、倍率性能优异且安全性能较好，能够用于太阳能发电、风力发电、智能电网调峰、分布电站、后备电源或通信基站的大规模储能设备。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料，该正极材料包括基体以及包覆于基体外层的包覆层；
3、所述基体由o3相na1+anixmnym1zm2bo2材料构成，其空间群为r-3m，其中m1为过渡族金属元素，具体为ti、fe、co、cu或zn中的一种或多种，m2为掺杂元素，具体为mg、zr、nb、mo、sn、sb、be、ta、b、w、y或cr中的一种或多种，-0.05≤a≤0.05，0.1≤x≤0.5，0.1≤y≤0.5，0.05≤z≤0.4，0≤b≤0.01，x+y+z=1；
4、所述包覆层由p2相nacnidmnem1fo2层状材料构成，其空间群为p63/mmc，其中p2相层状材料中过渡金属元素m1与基体中过渡金属元素m1相同，0.5≤c≤0.7，d=x±0.2，e=y±0.2、f=z±0.2。
5、优选的，所述钠离子电池正极材料中包覆层占钠离子电池正极材料的摩尔百分比为0.1%~50%。
6、优选的，所述钠离子电池正极材料中包覆层占钠离子电池正极材料的摩尔百分比为1%~30%。
7、本专利技术的钠离子电池正极材料中p2相与o3相所含过渡金属元素种类相同，在元素比例上略有差别，这是由于相同的元素在包覆过程中可以生长较为贴合，p2相与o3相接触面的结构变化较为平稳，可以减小接触面对na+传输中的影响，以有效保障钠离子电池的电化学性能。
8、本专利技术所述的p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其具体步骤为：
9、步骤s1：将钠源、镍锰前驱体与m1源、m2源按照所需的化学计量比称量后混合均匀，在空气气氛中于700~1000℃热处理10~20h制得o3相基体材料na1+anixmnym1zm2bo2，所述钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸氢钠、草酸钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、过氧化钠、氢氧化钠、硝酸钠、乙酸钠或超氧化钠中的一种或多种，所述镍锰前驱体为镍锰氢氧化物或镍锰碳酸盐，所述m1源与m2源分别为m1与m2所对应的的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、氯盐、硝酸盐、乙酸盐或硫酸盐中的一种或多种，m1为过渡族金属元素，具体为ti、fe、co、cu或zn中的一种或多种，m2为掺杂元素，具体为mg、al、zr、nb、mo、sn、sb、be、ta、b、w、y或cr中的一种或多种；
10、步骤s2：将步骤s1得到的基体材料与表面包覆元素所对应的钠源、镍源、锰源和m1源混合均匀，在含氧气氛中于700~1000℃热处理5~15h制得包覆p2相nacnidmnem1fo2层状材料的p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料，所述钠源为碳酸钠、碳酸氢钠、硫酸钠、硫酸氢钠、草酸钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、过氧化钠、氢氧化钠、硝酸钠、乙酸钠或超氧化钠中的一种或多种，所述镍源、锰源和m1源为ni、mn和m1所对应的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、氯盐、硝酸盐、乙酸盐或硫酸盐中的一种或多种。
11、优选的，步骤s1和s2中物料的混合方式为干法混合，方式为球磨或者高混，目的为将物料混合均匀，不论混合条件为何，只要可以混合均匀即可。
12、优选的，步骤s1中所述镍锰前驱体的粒径为1~15μm。
13、优选的，步骤s2中所述钠离子电池正极材料的形貌包括块状、片层状、圆盘状或球形中的任意一种。所述钠离子电池正极材料的形貌会因na与金属的比值不同或者前驱体的不同存在一定差异。
14、优选的，步骤s1中烧结所选用的温度为800~970℃，烧结时间为13~18h，烧结过程的升温速率为2~10℃/min；步骤s2中烧结所选用的温度为850~950℃，烧结时间为8~12h，烧结过程的升温速率为2~10℃/min，含氧气氛为氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料，其特征在于：该正极材料包括基体以及包覆于基体外层的包覆层；
2.根据权利要求1所述的P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料，其特征在于：所述钠离子电池正极材料中包覆层占钠离子电池正极材料的摩尔百分比为0.1%~50%。
3.根据权利要求1所述的P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料，其特征在于：所述钠离子电池正极材料中包覆层占钠离子电池正极材料的摩尔百分比为1%~30%。
4.一种权利要求1所述的P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
5.根据权利要求4所述的P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中所述镍锰前驱体的粒径为1~15μm。
6.根据权利要求4所述的P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中所述钠离子电池正极材料的形貌包括块状、片层状、圆盘状或球形中的任意一种。
7.根据权利要求4所述的P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中
8.根据权利要求4所述的P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中一次烧结后的基体材料为单晶，该基体材料的粒径D50为3~10μm。
9.一种钠离子二次电池，其特征在于：该钠离子二次电池包括权利要求1~3中任意一项所述的P2/O3双相复合型钠离子电池正极材料。
10.权利要求9所述的钠离子二次电池在太阳能发电、风力发电、智能电网调峰、分布电站、后备电源或通信基站的大规模储能设备中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料，其特征在于：该正极材料包括基体以及包覆于基体外层的包覆层；
2.根据权利要求1所述的p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料，其特征在于：所述钠离子电池正极材料中包覆层占钠离子电池正极材料的摩尔百分比为0.1%~50%。
3.根据权利要求1所述的p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料，其特征在于：所述钠离子电池正极材料中包覆层占钠离子电池正极材料的摩尔百分比为1%~30%。
4.一种权利要求1所述的p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
5.根据权利要求4所述的p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述镍锰前驱体的粒径为1~15μm。
6.根据权利要求4所述的p2/o3双相复合型钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中所述钠离子电池正极材料的形貌包括块状、...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨瑞鑫，王天伟，张丽艳，王宗衡，程迪，徐云军，
申请(专利权)人：河南科隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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