【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池领域，具体涉及一种钠离子电池正极材料的表面改性方法及钠离子电池正极材料。
技术介绍
1、钠离子电池因其成本低廉和资源丰富而受到广泛关注，成为大规模能源存储的潜在替代方案，尤其是在清洁能源和可持续发展需求日益增长的背景下。尽管如此，钠离子电池在能量密度和循环寿命方面仍落后于商业化的锂离子电池。充放电过程中，正极材料因钠离子的嵌入和脱出而经历体积变化，易导致结构损伤和性能衰退，进而造成钠离子损失，从而影响了能量密度和循环稳定性。因此，减少na+损失对于实际应用至关重要。
2、向正极引入钠补偿添加剂，这是一种直接且有效的补充na+的方法。理想的添加剂应满足高容量利用、适当的分解电压和可控的气体释放等要求。尽管最近已开发出多种钠补偿添加剂如na2c4o4、na2co3、nan3等，但许多仍面临持续气体生成、分解后残留物严重和氧化电位不合适等瓶颈，妨碍了能量密度的提高并带来了安全隐患。因此，开发有效的钠补偿措施对钠离子电池的进一步工业化具有重要意义。
3、使用层状氧化物作为钠离子电池补钠剂可以有效改善性能，但其空气稳定性差是一个主要问题。在暴露于空气中时，层状氧化物表面容易形成残留碱，这会降低电化学活性。因此，需要采取有效的表面处理措施，以增强其稳定性并提高电化学性能。通过表面改性，如涂覆保护层或化学处理，可以去除表面杂质并改善材料的界面特性，从而优化层状氧化物在电池中的表现，确保其在实际应用中的可靠性和持久性。
技术实现思路
1、针对上述问题
2、为实现上述目的，本申请提出如下技术方案：一种钠离子电池正极材料的表面改性方法，其包括以下步骤，
3、s1.将镍铁锰氢氧化物前驱体与钠源球磨混合后，于氧化性气氛下进行烧结，得到混合物粉末，将混合物粉末在管式炉中进行热处理，所得粉末即为正极材料；
4、s2.将得到的正极材料放置在聚四氟乙烯容器中，加入氯磺酸，氯磺酸的添加量为所述正极材料质量的1％-5％，反应10-30min进行表面蚀刻，后，随后立即加入液氮反应，液氮加入量与氯磺酸加入量之比为1：1-1：1.5；
5、s3.待液氮挥发完毕后，将反应混合物取出并洗涤，随后干燥处理，得到表面改性的钠离子电池正极材料。
6、优选的，步骤s1中，所述钠源选自碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、草酸钠、醋酸钠的一种或多种；所述镍铁锰氢氧化物前驱体的化学式为niafebmnc(oh)2，其中0＜a≤1，0＜b≤1，0＜c≤1，所述镍铁锰氢氧化物前驱体与所述钠源的摩尔比为1:1.05-1:1.25。
7、优选的，步骤s1中，所述球磨，其转速为300-600rpm，球磨时间为8-10h。
8、优选的，步骤步骤s1中，所述热处理，其为将混合物粉末置于400-500℃保温3-6h，然后升温至750-950℃，保温10-20h，烧结过程中升温速率为3-5℃/min，在氧气氛围中进行。
9、优选的，所述镍铁锰氢氧化物前驱体采用共沉淀法制备。
10、优选的，所述镍铁锰氢氧化物前驱体的制备方法包括以下步骤：
11、(1)将镍、铁、锰的混合金属盐溶液、碱液和氨水溶液并流通入反应釜中，加热搅拌，进行共沉淀反应，得到反应浆料；
12、(2)将反应浆料陈化、固液分离、洗涤和干燥后，得到前驱体材料。
13、优选的，步骤(1)中，控制共沉淀反应体系的温度为60～80℃，ph为8～13，搅拌速度为400～1000r/min，氨浓度为10～20g/l。
14、本专利技术提供上述方法所得的钠离子电池正极材料。
15、本专利技术还提供一种钠离子电池，其包括上述方法所得的钠离子电池正极材料。
16、与现有技术相比，上述技术方案之一或多个技术方案能达到至少以下有益效果之一：
17、在烧结制备naniafebmnco2时，在烧结结束后随炉冷却至指定温度后将正极材料与氯磺酸反应消除材料表面的残碱，随即控制与液氮反应的程度。氯磺酸的处理引入了适度的表面缺陷，增加了活性位点，改善了电极材料的电化学特性。氯磺酸的添加量为层状氧化物材料质量的1％至5％，较低浓度时，氯磺酸主要通过去除表面杂质和引入适度缺陷来优化材料的表面特性，而在较高浓度时，反应强度显著增强，可能导致过度腐蚀，因此联合液氮冷却可以精确控制反应进程，以调节反应的强度和深度，精准控制表面缺陷的形成，避免材料的过度破坏。
18、本专利技术得到的改性钠离子电池正极材料具有更优异的充放电效率和循环稳定性，方法具有工艺简单和成本低廉的优势，可满足大规模生产的需求。
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1.一种钠离子电池正极材料的表面改性方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中，所述钠源选自碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、草酸钠、醋酸钠的一种或多种；所述镍铁锰氢氧化物前驱体的化学式为NiaFebMnc(OH)2，其中0＜a≤1，0＜b≤1，0＜c≤1，所述镍铁锰氢氧化物前驱体与所述钠源的摩尔比为1:1.05-1:1.25。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中，所述球磨，其转速为300-600rpm，球磨时间为8-10h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤步骤S1中，所述热处理，其为将混合物粉末置于400-500℃保温3-6h，然后升温至750-950℃，保温10-20h，烧结过程中升温速率为3-5℃/min，在氧气氛围中进行。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于：所述镍铁锰氢氧化物前驱体采用共沉淀法制备。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述镍铁锰氢氧化物前驱体的制备方法包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的方法
8.权利要求1-7任一方法所得的钠离子电池正极材料。
9.一种钠离子电池，其特征在于：包括如权利要求1-7任一方法所得的钠离子电池正极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种钠离子电池正极材料的表面改性方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s1中，所述钠源选自碳酸钠、碳酸氢钠、柠檬酸钠、草酸钠、醋酸钠的一种或多种；所述镍铁锰氢氧化物前驱体的化学式为niafebmnc(oh)2，其中0＜a≤1，0＜b≤1，0＜c≤1，所述镍铁锰氢氧化物前驱体与所述钠源的摩尔比为1:1.05-1:1.25。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤s1中，所述球磨，其转速为300-600rpm，球磨时间为8-10h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤步骤s1中，所述热处理，其为将混合物粉末置于400-500℃保温3-6h，然后升温至...
【专利技术属性】
技术研发人员：田毅，邹景田，张子洵，
申请(专利权)人：绍兴羽能新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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