【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钠离子电池，具体涉及钠离子电池层状氧化物正极材料的改性。
技术介绍
1、锂离子电池的广泛应用显著提高了人们的生活水平，但是也存在安全隐患，手机爆炸和汽车自燃现象，以及锂矿资源的不均匀分布和高昂价格进一步限制了锂离子电池的发展。钠离子电池和锂离子电池的结构和工作原理类似，且钠资源丰富、价格低廉，钠离子电池的工作温度广，安全性能好，被认为是替代锂离子电池的下一代电池产品。
2、正极材料的性能高低直接决定了钠离子电池的品质，钠离子层状氧化物正极材料因其制备工艺简单，比容量相对较高，具有商业化的前景。但是钠离子层状氧化物正极材料在循环过程中，都会发生一些不可逆的相变导致结构迅速崩塌，加速了容量衰减。现在大多数层状氧化物钠电正极材料都是采用前驱体进行合成，原料成本高。钠离子层状氧化物正极材料的低容量保持率以及高成本制约了其在钠离子电池中的发展。
3、因此，提高钠离子层状氧化物正极材料的循环性能和降低成本有利于推动产业化发展，亟需一种新型的钠离子层状氧化物正极材料及其制备方法来解决这个问题。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本申请提供改性钠离子电池正极材料及其制备方法、钠离子电池。
2、为实现上述目的，本申请提出如下技术方案：
3、第一方面，提供改性钠离子电池正极材料，包括内核和包覆于所述内核至少部分表面的第一包覆层，所述内核为钠离子电池层状氧化物正极材料，所述第一包覆层为naymxn1-x(sio4)2(po4)，其中，m为t
4、进一步地，钠离子电池层状氧化物正极材料为o3型钠离子电池正极材料；所述o3型钠离子电池正极材料的化学式为naanibfecmndaeo2，其中a为ca、mg、ti、al、la、nb、zr中的一种或多种，a的取值为0.96~1.05，b的取值为0.33~0.4，c的取值为0.295~0.33，d的取值为0.295~0.33，e的取值为0~0.02，b+c+d+e=1；
5、进一步地，所述改性钠离子电池正极材料中，所述naymxn1-x(sio4)2(po4)为钠离子电池层状氧化物正极材料摩尔量的1~2%。
6、进一步地，在由内核朝向表面的方向上所述第一包覆层依次包括第一层、第二层和第三层，所述第一层为nay1mx1n1-x1(sio4)2(po4)，所述第二层为nay2mx2n1-x2(sio4)2(po4)，所述第三层为nay3mx3n1-x3(sio4)2(po4)，其中x1的取值为0.1~0.2，y1的取值为2.5~3.5，x2的取值为0.4~0.5，y2的取值为2.5~3.5，x3的取值为0.7~0.9，y3的取值为2.5~3.5。
7、进一步地，所述第一包覆层中，第一层的摩尔量占比为20~35%，第二层的摩尔量占比为30~40%，第三层的摩尔量占比为20~35%。
8、进一步地，还包括第二包覆层，所述第二包覆层的原料为金属氧化物，所述第二包覆层包覆于所述第一包覆层的至少部分表面。
9、进一步地，所述金属氧化物为tio2、al2o3、zro2、mgo、cao、zno、la2o3、sc2o3、y2o3、nb2o5中的一种或多种。
10、进一步地，所述金属氧化物为钠离子电池层状氧化物正极材料摩尔量的0.05~0.15。
11、第二方面，提供前述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，包括：
12、s1、混合钠离子电池层状氧化物正极材料与钠源、m源、n源、硅源和磷源，进行第一烧结，得到中间体1；
13、s2、混合中间体1与钠源、m源、n源、硅源和磷源，进行第二烧结，得到中间体2；
14、s3、混合中间体2与钠源、m源、n源、硅源和磷源，进行第三烧结，得到naymxn1-x(sio4)2(po4)包覆改性钠离子电池层状氧化物正极材料的第一改性钠离子电池层状氧化物正极材料；其中m为ti、al、la、nb中的一种或多种，n为zr、sc、y中的一种或多种，x的取值为0.1~0.9，y取值为2.5~3.5，第一改性钠离子电池层状氧化物正极材料中，在由内核朝向表面的方向上，m元素含量浓度梯度增大，n元素含量由浓度梯度降低。
15、进一步地，步骤s1中，m源、n源、硅源和磷源按照nay1mx1n1-x1(sio4)2(po4)配比；
16、步骤s2中，m源、n源、硅源和磷源按照nay2mx2n1-x2(sio4)2(po4)配比；步骤s3中，m源、n源、硅源和磷源按照nay3mx3n1-x3(sio4)2(po4)配比；其中x1的取值为0.1~0.2，y1的取值为2.5~3.5，x2的取值为0.4~0.5，y2的取值为2.5~3.5，x3的取值为0.7~0.9，y3的取值为2.5~3.5。
17、进一步地，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠和醋酸钠中的一种或多种。
18、进一步地，所述磷源为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸中的一种或多种；
19、进一步地，所述硅源为二氧化硅、硅酸中的一种或两种；
20、进一步地，所述m源为氧化物、盐中的一种或多种。
21、进一步地，所述n源为氧化物、盐中的一种或多种。
22、进一步地，所述第一烧结的温度为600℃~900℃；所述第一烧结的时间为4~12h。
23、进一步地，所述第二烧结的温度为600℃~900℃；所述第二烧结的时间为4~12h。
24、进一步地，所述第三烧结的温度为600℃~900℃；所述第二烧结的时间为4~12h。
25、进一步地，还包括：混合第一改性钠离子电池层状氧化物正极材料与金属氧化物，进行第四烧结，得到第二改性钠离子电池层状氧化物正极材料。
26、进一步地，所述金属氧化物为tio2、al2o3、zro2、mgo、cao、zno、la2o3、sc2o3、y2o3、nb2o5中的一种或多种。
27、进一步地，所述第四烧结的温度为500℃~700℃；所述第四烧结的时间为4~12h。
28、进一步地，所述钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法包括：
29、将镍源、铁源、锰源、钠源、掺杂金属源进行湿法研磨，得到浆料；所述掺杂金属源为ca、mg、ti、al、la、nb、zr中的一种或多种；
30、将浆料进行喷雾干燥，得到混合粉末；
31、烧结混合粉末，得到钠离子电池层状氧化物正极材料。
32、第三方面，提供钠离子电池，包括前述的改性钠离子电池正极材料或前述的制备方法制备的改性钠离子电池正极材料。
33、与现有技术相比，上述技术方案之一或多个技术方案能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.改性钠离子电池正极材料，其特征在于，包括内核和包覆于所述内核至少部分表面的第一包覆层，所述内核为钠离子电池层状氧化物正极材料，所述第一包覆层为NayMxN1-x(SiO4)2(PO4)，其中，M为Ti、Al、La、Nb中的一种或多种，N为Zr、Sc、Y中的一种或多种，x的取值为0.1~0.9，y取值为2.5~3.5；所述第一包覆层中，在由内核朝向表面的方向上，M元素含量浓度梯度增大，N元素含量由浓度梯度降低。
2.如权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料，其特征在于，钠离子电池层状氧化物正极材料为O3型钠离子电池正极材料；所述O3型钠离子电池正极材料的化学式为NaaNibFecMndAeO2，其中A为Ca、Mg、Ti、Al、La、Nb、Zr中的一种或多种，a的取值为0.96~1.05，b的取值为0.33~0.4，c的取值为0.295~0.33，d的取值为0.295~0.33，e的取值为0~0.02，b+c+d+e=1；
3.如权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料，其特征在于，还包括第二包覆层，所述第二包覆层的原料为金属氧化物，所述第二包覆层包覆于所述
4.如权利要求1~3任意一项所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：
5.如权利要求4所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，M源、N源、硅源和磷源按照Nay1Mx1N1-x1(SiO4)2(PO4)配比；
6.如权利要求4所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠源为碳酸钠、氢氧化钠和醋酸钠中的一种或多种；
7.如权利要求4所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述第一烧结的温度为600℃~900℃；所述第一烧结的时间为4~12h；
8.如权利要求4所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，还包括：混合第一改性钠离子电池层状氧化物正极材料与金属氧化物，进行第四烧结，得到第二改性钠离子电池层状氧化物正极材料；
9.如权利要求4所述的改性钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，所述钠离子电池层状氧化物正极材料的制备方法包括：
10.钠离子电池，其特征在于，包括如权利要求1~3任意一项所述的改性钠离子电池正极材料或如权利要求4~9任意一项所述的制备方法制备的改性钠离子电池正极材料。
...【技术特征摘要】
1.改性钠离子电池正极材料，其特征在于，包括内核和包覆于所述内核至少部分表面的第一包覆层，所述内核为钠离子电池层状氧化物正极材料，所述第一包覆层为naymxn1-x(sio4)2(po4)，其中，m为ti、al、la、nb中的一种或多种，n为zr、sc、y中的一种或多种，x的取值为0.1~0.9，y取值为2.5~3.5；所述第一包覆层中，在由内核朝向表面的方向上，m元素含量浓度梯度增大，n元素含量由浓度梯度降低。
2.如权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料，其特征在于，钠离子电池层状氧化物正极材料为o3型钠离子电池正极材料；所述o3型钠离子电池正极材料的化学式为naanibfecmndaeo2，其中a为ca、mg、ti、al、la、nb、zr中的一种或多种，a的取值为0.96~1.05，b的取值为0.33~0.4，c的取值为0.295~0.33，d的取值为0.295~0.33，e的取值为0~0.02，b+c+d+e=1；
3.如权利要求1所述的改性钠离子电池正极材料，其特征在于，还包括第二包覆层，所述第二包覆层的原料为金属氧化物，所述第二包覆层包覆于所述第一包覆层的至少部分表面；
4.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙田源，蔡振勇，朱贤徐，唐朝辉，米成，王琳，曾志墩，刘楚林，
申请(专利权)人：湖南美特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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