本申請屬于二次電池，具體涉及一種正極活性材料及其制備方法、正極極片、電池和用電設備。

背景技術(shù)：

1、二次電池不僅被應用于水力、火力、風力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng)，而且還被廣泛應用于電動自行車、電動摩托車、電動汽車等電動交通工具，以及軍事裝備和航空航天等多個領域。

2、鈉離子電池是二次電池的一種，層狀過渡金屬氧化物是鈉離子電池常用的正極活性材料。然而，現(xiàn)有的含有層狀過渡金屬氧化物的鈉離子電池首效和循環(huán)性能較差。

3、公開內(nèi)容

4、鑒于背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┮环N正極活性材料，旨在解決含有其的電池首效和循環(huán)性能低的問題。

5、為了實現(xiàn)上述目的，本申請的第一方面提供了一種正極活性材料，所述正極活性材料包括：

6、naxmnafebmcndo2+δ-efe，

7、0.5≤x≤1.1，a≥0，b≥0，c≥0，d＞0，a+b+c+d＝1，-0.1≤δ≤0.1，e≥0，m離子包括ni2+、ni3+、cu2+、cu+、zn2+、mg2+、y3+、la3+、in3+、sb3+、li+、sn2+和ag+中的至少之一，bi為陽離子的摩爾分數(shù)，ii為所述陽離子的離子勢，單位為所述陽離子包括錳離子、鐵離子、m離子和n離子，所述n離子的離子勢大于或等于

8、本申請的正極活性材料在脫嵌鈉過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而可以提高電池的首效和循環(huán)性能。

9、在本申請一些實施方式中，由此，可以提高電池的首效和循環(huán)性能。

10、在本申請一些實施方式中，所述n離子包括b3+、ti4+、al3+、si4+、sn4+、sb5+、zr4+和nb5+中的至少之一，可選地，所述n離子包括b3+、ti4+、zr4+和al3+中的至少之一。由此，可以提高電池的首效和循環(huán)性能。

11、在本申請一些實施方式中，所述m離子包括ni2+、ni3+、cu2+、cu+、zn2+和mg2+中的至少之一。

12、在本申請一些實施方式中，所述正極活性材料滿足以下條件中的至少之一：x取值為0.7≤x≤1，可選為0.8≤x≤1；a取值為0.3≤a≤0.7，可選為0.35≤a≤0.55；b取值為0.1≤b≤0.4，可選為0.2≤b≤0.3；c取值為0.2≤c≤0.5，可選為0.3≤c≤0.4；d取值為0.005≤d≤0.1，可選為0.01≤d≤0.05；δ取值為-0.05≤δ≤0.05，可選為-0.02≤δ≤0.02；e取值為0≤e≤0.01，可選為0.001≤e≤0.005。

13、在本申請一些實施方式中，0.005≤d/(a+b+c)≤0.1，可選為0.01≤d/(a+b+c)≤0.05。由此，可以提高電池的首效和循環(huán)性能。

14、在本申請一些實施方式中，所述正極活性材料的相態(tài)包括o3相，空間群包括層間距為0.53nm-0.54nm。由此，可以提高電池的容量。

15、在本申請一些實施方式中，所述正極活性材料滿足以下條件中的至少之一：

16、所述正極活性材料的dv50為2μm-30μm，可選為4μm-12μm；

17、所述正極活性材料的比表面積為0.1m2/g-2m2/g，可選為0.3m2/g-1m2/g；

18、所述正極活性材料在8噸壓力下的壓實密度為3g/cm3-5g/cm3，可選為3.5g/cm3-4.5g/cm3。

19、由此，當正極活性材料的dv50、比表面積和壓實密度中的至少之一在上述范圍時，正極活性材料內(nèi)na離子的傳導距離小、表面副反應少，促進了正極活性材料發(fā)揮其克容量，提升了含有其的電池的容量保持率。

20、本申請第二方面提供了一種制備第一方面所述的正極活性材料的方法，包括：

21、將na源、fe源、mn源、m源和n源混合得到前驅(qū)體；

22、將所述前驅(qū)體進行煅燒，得到正極活性材料。

23、由此，本申請可以制備得到上述具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的正極活性材料，從而可以提高電池的首效和循環(huán)穩(wěn)定性。

24、本申請第三方面提供了另一種制備第一方面所述的正極活性材料的方法，包括：

25、將fe源、mn源、m源和n源與水混合得到混合溶液；

26、將所述混合溶液與沉淀劑反應得到前驅(qū)體；

27、將前驅(qū)體與na源混合煅燒，得到正極活性材料。

28、由此，本申請可以制備得到上述具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的正極活性材料，從而可以提高電池的首效和循環(huán)穩(wěn)定性。

29、本申請第四方面提供了一種正極極片，其包括本申請第一方面所述的正極活性材料、第二方面所述的方法制備的正極活性材料或第三方面所述的方法制備的正極活性材料。

30、本申請第五方面提供了一種電池，其包括本申請第四方面的所述的正極極片。由此，該電池具有優(yōu)異的容量保持率。

31、本申請第六方面提供了一種用電設備，其包括第五方面所述的電池。

32、本申請的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術(shù)實現(xiàn)思路

技術(shù)特征：

1.一種正極活性材料，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極活性材料，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的正極活性材料，其特征在于，所述n離子包括b3+、ti4+、al3+、si4+、sn4+、sb5+、zr4+和nb5+中的至少之一，可選地，所述n離子包括b3+、ti4+、zr4+和al3+中的至少之一。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的正極活性材料，其特征在于，所述m離子包括ni2+、ni3+、cu2+、cu+、zn2+和mg2+中的至少之一。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料滿足以下條件中的至少之一：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的正極活性材料，其特征在于，0.005≤d/(a+b+c)≤0.1，可選為0.01≤d/(a+b+c)≤0.05。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料的相態(tài)包括o3相，空間群包括r3m，層間距為0.53nm-0.54nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的正極活性材料，其特征在于，所述正極活性材料滿足以下條件中的至少之一：

9.一種制備權(quán)利要求1-8中任一項所述的正極活性材料的方法，其特征在于，包括：

10.一種制備權(quán)利要求1-8中任一項所述的正極活性材料的方法，其特征在于，包括：

11.一種正極極片，其特征在于，所述正極極片包括權(quán)利要求1-8中任一項所述的正極活性材料或者采用權(quán)利要求9或10所述的方法制備的正極活性材料。

12.一種電池，其特征在于，所述電池包括權(quán)利要求11所述正極極片。

13.一種用電設備，其特征在于，包括權(quán)利要求12所述電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種正極活性材料及其制備方法、正極極片、電池和用電設備，所述正極活性材料包括：Na<subgt;x</subgt;Mn<subgt;a</subgt;Fe<subgt;b</subgt;M<subgt;c</subgt;N<subgt;d</subgt;O<subgt;2+δ?e</subgt;F<subgt;e</subgt;，0.5≤x≤1.1，a≥0，b≥0，c≥0，d＞0，a+b+c+d＝1，?0.1≤δ≤0.1，e≥0，M離子包括Ni<supgt;2+</supgt;、Ni<supgt;3+</supgt;、Cu<supgt;2+</supgt;、Cu<supgt;+</supgt;、Zn<supgt;2+</supgt;、Mg<supgt;2+</supgt;、Y<supgt;3+</supgt;、La<supgt;3+</supgt;、In<supgt;3+</supgt;、Sb<supgt;3+</supgt;、Li<supgt;+</supgt;、Sn<supgt;2+</supgt;和Ag<supgt;+</supgt;中的至少之一，B<subgt;i</subgt;為陽離子的摩爾分數(shù)，I<subgt;i</subgt;為所述陽離子的離子勢，單位為所述陽離子包括錳離子、鐵離子、M離子和N離子，N離子的離子勢大于或等于本申請的正極活性材料在脫嵌鈉過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而可以提高電池的首效和循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：吳凱,梁子彬,王宇豪,林文光,李強,張欣欣
受保護的技術(shù)使用者：寧德時代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23