【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钠离子电池，具体涉及一种单晶形貌的钠离子电池正极材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、相比于多晶结构的三元正极材料，单晶结构三元正极材料能够实现更高的压实密度，从而带来更高的能量密度，其次单晶材料有着更好的机械性能，在电极片加工的过程中不会破碎，在电池循环的过程中，也不会因为高内应力，产生明显的机械裂纹。然而，目前nifemn系列钠电材料的烧结产物主要是类单晶材料，而类单晶正极材料虽然在宏观上能够表现出类似单晶的性能，但在微观上依旧存在少量晶界或缺陷。在深度充电状态下，类单晶正极材料可能会出现晶体微裂纹，这是因各向异性的晶格收缩所引起的结构不稳定性而造成的，从而导致电解液渗入并侵蚀二次粒子内部，导致严重的副反应，进而造成正极材料的电化学性能不佳。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有nifemn系列的钠电正极材料多为类单晶形貌，从而造成电化学性能不佳的缺陷，从而提供解决上述问题的一种单晶形貌的钠离子电池正极材料及其制备方法和应用。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种单晶形貌的钠离子电池正极材料，其包括化学式为nawnixfeymn1-x-y-z-abzbiao2的材料，其中，w≤0.75，0＜x＜0.25，0＜y＜0.3，0＜z＜0.05，0＜a＜0.05。
4、优选地，所述钠离子电池正极材料为具有内核和包覆层的核壳结构，内核为化学式为nawnixfeymn
5、优选地，所述内核与包覆层的质量比为100：(0.5-2)。
6、第二方面，本专利技术还提供一种上述的单晶形貌的钠离子电池正极材料的制备方法，包括：按照nawnixfeymn1-x-y-z-abzbiao2材料的化学计量比分别称取钠源、镍源、铁源、锰源、硼源、铋源并进行混匀处理获取混合物料；对混合物料进行第一次烧结处理制得单晶形貌的钠离子电池正极材料。
7、优选地，所述钠源包括na2co3；
8、和/或，所述镍源包括nio；
9、和/或，所述铁源包括fe2o3；
10、和/或，所述锰源包括mno2；
11、和/或，所述硼源包括h3bo3；
12、和/或，所述铋源包括bi2o3。
13、优选地，所述混匀处理的时长为20-50min；
14、和/或，所述第一次烧结处理的气氛为含氧气氛；可选地，含氧气氛为空气或/和氧气；
15、和/或，所述第一次烧结处理的热处理制度为：先以2-5℃/min的升温速率升温至600-800℃下预烧处理4h，随后以2-5℃/min的升温速率升温至950-1000℃焙烧处理10-15h，随炉自然冷却；
16、和/或，所述第一次烧结处理后，还进行粉碎并过筛处理。
17、优选地，所述第一次烧结处理后制得的烧结料，还与二氧化钛混匀并进行第二次烧结处理。
18、优选地，所述烧结料与二氧化钛的质量比为100：(0.5-2)；
19、和/或，所述第二次烧结处理的升温速率为3℃/min；
20、和/或，所述第二次烧结处理的温度为700℃；
21、和/或，所述第二次烧结处理的保温时长为8h；
22、和/或，所述第二次烧结处理的气氛为含氧气氛；可选地，含氧气氛为空气或/和氧气。
23、优选地，所述第二次烧结处理后还进行随炉自然冷却、破碎并过筛除铁处理。
24、第三方面，本专利技术还提供上述的单晶形貌的钠离子电池正极材料或上述的单晶形貌的钠离子电池正极材料的制备方法制备得到的单晶形貌的钠离子电池正极材料在钠离子电池中的应用。
25、本专利技术技术方案，具有如下优点：
26、1.本专利技术提供一种单晶形貌的钠离子电池正极材料，其包括化学式为nawnixfeymn1-x-y-z-abzbiao2的材料，其中，w≤0.75，0＜x＜0.25，0＜y＜0.3，0＜z＜0.05，0＜a＜0.05。为解决当前nifemn系列的钠电正极材料多为类单晶形貌的问题，本专利技术采用b、bi元素作为掺杂元素进行共掺杂改性，可以使制备得到的正极材料形成单晶形貌，而因形成的单晶材料内部没有晶界，因此在充放电过程中不易发生晶间裂纹，从而避免了由于晶界破碎导致的性能劣化问题，从而使得本专利技术制得的具有单晶形貌的钠电三元正极材料在多次循环后仍能保持良好的结构完整性，提高了循环寿命。同时，本专利技术的钠电三元正极材料的放电比容量、倍率性能和循环保持率等电化学性能也得到了显著提升。
27、2.在本专利技术的单晶形貌的钠离子电池正极材料中，为进一步改善正极材料的电化学性能，在单晶形貌钠离子电池正极材料的表面进行二氧化钛包覆，从而有效抑制正极材料与电解液之间的副反应，降低电荷转移阻抗，从而使正极材料的循环稳定性和倍率等电化学性能得到进一步提升。
28、3.在本专利技术的单晶形貌的钠离子电池正极材料的制备方法中，通过固相烧结法进行钠离子电池正极材料的制备，操作简单且易于批量化生产。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种单晶形貌的钠离子电池正极材料，其特征在于，其包括化学式为NawNixFeyMn1-x-y-z-aBzBiaO2的材料，其中，w≤0.75，0＜x＜0.25，0＜y＜0.3，0＜z＜0.05，0＜a＜0.05。
2.根据权利要求1所述的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为具有内核和包覆层的核壳结构，内核为化学式为NawNixFeyMn1-x-y-z-aBzBiaO2的材料，包覆层为二氧化钛。
3.根据权利要求2所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述内核与包覆层的质量比为100：(0.5-2)。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的单晶形貌的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：按照NawNixFeyMn1-x-y-z-aBzBiaO2材料的化学计量比分别称取钠源、镍源、铁源、锰源、硼源、铋源并进行混匀处理获取混合物料；对混合物料进行第一次烧结处理制得单晶形貌的钠离子电池正极材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述钠源包括Na2CO3；
6.根据权利要求4或5所述的
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一次烧结处理后制得的烧结料，还与二氧化钛混匀并进行第二次烧结处理。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述烧结料与二氧化钛的质量比为100：(0.5-2)；
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述第二次烧结处理后还进行随炉自然冷却、破碎并过筛除铁处理。
10.权利要求1-3任一项所述的单晶形貌的钠离子电池正极材料或权利要求4-9任一项所述的单晶形貌的钠离子电池正极材料的制备方法制备得到的单晶形貌的钠离子电池正极材料在钠离子电池中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种单晶形貌的钠离子电池正极材料，其特征在于，其包括化学式为nawnixfeymn1-x-y-z-abzbiao2的材料，其中，w≤0.75，0＜x＜0.25，0＜y＜0.3，0＜z＜0.05，0＜a＜0.05。
2.根据权利要求1所述的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为具有内核和包覆层的核壳结构，内核为化学式为nawnixfeymn1-x-y-z-abzbiao2的材料，包覆层为二氧化钛。
3.根据权利要求2所述的钠离子电池正极材料，其特征在于，所述内核与包覆层的质量比为100：(0.5-2)。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的单晶形貌的钠离子电池正极材料的制备方法，其特征在于，包括：按照nawnixfeymn1-x-y-z-abzbiao2材料的化学计量比分别称取钠源、镍源、铁源、锰源、硼源、铋源并进行混匀处理获取混合物料；对混合物料进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，汪浩波，陈玉君，陈春超，吉瑞，施杨，
申请(专利权)人：格林美无锡能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。